GIST-건국대-화학연, 저비용·고효율 차세대 수소 생산 전극 개발 작성일 05-26 43 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">2,142시간 연속 구동 안정성 입증…촉매도 값싼 철·니켈 사용</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="xoAC0XCEA1"> <p contents-hash="61865bae03750d3c693a8da0274959ce2464a8637ab44b195c66db7046763d2f" dmcf-pid="yfQgSmgRA5" dmcf-ptype="general">(지디넷코리아=박희범 기자)<span>저비용·고효율 수소생산이 가능한 차세대 전극이 개발됐다.</span></p> <p contents-hash="3580e4de3f152f46f6565baf35e72c50b47a794b3b56c76280eed9f4da0e1c0e" dmcf-pid="W4xavsaecZ" dmcf-ptype="general">광주과학기술원(GIST)은 주종훈 환경·에너지공학과 교수 연구팀이 건국대학교 이장용 교수 연구팀, 한국화학연구원 김성준 박사 연구팀과 공동으로 차세대 그린수소 생산 장치의 성능과 내구성을 높일 수 있는 ‘일체형 비귀금속 다공성 전극’을 개발했다고 26일 밝혔다.</p> <p contents-hash="51f693ecd53637790adb8bab1657bcf8659466b4e16d9f65135c9cf8f654192d" dmcf-pid="Y8MNTONdoX" dmcf-ptype="general">이 전극은 수소 생산 과정에서 산소 반응을 담당하는 촉매 기능과 물·기체 이동을 돕는 전달 기능을 하나의 구조로 통합한 것이 특징이다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="c4304dc0a908a279f21d70af1bbbe02dc1be5916c646e81be9e340ae3dc126ed" dmcf-pid="G6RjyIjJNH" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="왼쪽은 기존 전극 구조. 오른쪽은 GIST 등이 이번에 개발한 일체형 니켈–철 기반 다공성 전극 모식도.(그림=GIST)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202605/26/ZDNetKorea/20260526075502321hiql.jpg" data-org-width="639" dmcf-mid="PIHuR4u5kF" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202605/26/ZDNetKorea/20260526075502321hiql.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 왼쪽은 기존 전극 구조. 오른쪽은 GIST 등이 이번에 개발한 일체형 니켈–철 기반 다공성 전극 모식도.(그림=GIST) </figcaption> </figure> <p contents-hash="37d89d913c6eeecddaacf5a43cd79f09319cbd81258bae2518027e3c9b261f15" dmcf-pid="HPeAWCAijG" dmcf-ptype="general">최근 탄소중립 실현을 위한 ‘그린수소’는 생산 과정에서 탄소를 배출하지 않는다. 수소분리에, 촉매로 값비싼 백금족 귀금속 대신 니켈이나 철 같은 저렴한 촉매를 쓸 수 있는 음이온 교환막 수전해 기술도 같이 주목받는다.</p> <p contents-hash="8f5b0416254edf4dda9c82ef8818515540f930b7c4b972d4831b14490b619a24" dmcf-pid="XQdcYhcngY" dmcf-ptype="general">그러나 이 수전해 방식은 여러 층을 겹쳐 만드는 구조여서 전기 저항이 발생하고, 장시간 구동 시 촉매층이 떨어지거나 물과 산소 이동이 원활하지 않은 한계가 있다.</p> <p contents-hash="867c2cb576c737a041be23a087cdf732c2b4f47fd69f8ac27dc7b2d5f74900eb" dmcf-pid="ZxJkGlkLgW" dmcf-ptype="general">연구팀이 이를 해결한 것. 니켈–철 합금 기반 다공성 전극(NiFe-f-PTL)을 새롭게 설계했다. 이 전극은 미세한 구멍이 있는 다공성 구조 자체가 촉매와 전달층 역할을 동시에 수행하도록 제작됐다.</p> <p contents-hash="0b85c77fa14bd3474f9c2cebf3e52749daa16f89fe55a815f51ec7909bfdbe48" dmcf-pid="5MiEHSEoNy" dmcf-ptype="general">이를 통해 전극과 막 사이 전기 손실을 줄였다. 물 공급과 산소 기포 배출 성능도 향상시켰다. 또한 전극 구조 안정성을 높여 장시간 사용에도 성능 저하를 최소화했다.</p> <p contents-hash="2222d003c99649ae83b5b7fe659fe73a1d9b8af30d4c5af2cf943d4ce49e6c18" dmcf-pid="1RnDXvDgjT" dmcf-ptype="general">전극 제작에는 비교적 단순한 공정인 ‘테이프 캐스팅(tape casting)’이 사용됐다. 금속 분말을 얇은 시트 형태로 만든 뒤 열처리 과정을 거쳐 스펀지처럼 미세한 구멍이 많은 다공성 구조를 형성했다. 이 방식은 전극 두께와 기공 구조를 균일하게 조절할 수 있어 향후 대면적·대량 생산에도 유리하다.</p> <p contents-hash="8acb8122eea7d953cd4bef756004192261491c03d0d748e5c45aae131321b658" dmcf-pid="teLwZTwaAv" dmcf-ptype="general">연구팀이 셀을 만들어 성능을 검증한 결과 80℃·1.0몰(M) 수산화칼륨(KOH) 환경에서 1.8볼트(V) 기준 6.73암페어(A/cm²)의 높은 전류밀도를 기록했다. 동일한 전극을 교체하지 않은 상태에서 총 2,142시간 동안 연속 구동한 시험에서도 구조와 성능이 안정적으로 유지됐다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="d547cb88bb2c6e2b844687f19c8cd4b430838667361640454ff80449be1e6326" dmcf-pid="Fdor5yrNcS" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="왼쪽부터 GIST 주종훈 환경·에너지공학과 교수, 김혜리 박사(현 애경케미칼 중앙연구소 연구원), 한국화학연구원 김성준 박사, 신상훈 연구원, 건국대학교 이장용 화학공학부 교수.(사진=GIST)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202605/26/ZDNetKorea/20260526075503572hpew.jpg" data-org-width="640" dmcf-mid="QnW0Q20Hat" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202605/26/ZDNetKorea/20260526075503572hpew.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 왼쪽부터 GIST 주종훈 환경·에너지공학과 교수, 김혜리 박사(현 애경케미칼 중앙연구소 연구원), 한국화학연구원 김성준 박사, 신상훈 연구원, 건국대학교 이장용 화학공학부 교수.(사진=GIST) </figcaption> </figure> <p contents-hash="c2adba07aa7a6663ba2fbb4bb59d1f1cd388459894d80b1b9ea41071c55def6e" dmcf-pid="3Jgm1Wmjol" dmcf-ptype="general">주종훈 교수는 "세대 대용량 그린수소 생산 시스템의 핵심 기술로 활용돼 고효율·저비용 수소 생산 장치 개발에 기여할 것"으로 기대했다.</p> <p contents-hash="8de00bbad98c5ca293ada6fdc379d27c07105b8515f8098d36e8fc4f1f75e64c" dmcf-pid="0iastYsAoh" dmcf-ptype="general">GIST 김혜리 박사·한국화학연구원 신상훈 연구원이 제1저자로 참여했다. 연구 결과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 온라인으로 게재됐다.</p> <p contents-hash="30da7b39d6b32c3d9006360f00430381f0cd977f21c27eb5d9683f88f670be9d" dmcf-pid="pq2emAe4jC" dmcf-ptype="general">한편 GIST는 기술사업화실을 통해 이 기술에 대한 기술이전도 추진한다.</p> <p contents-hash="01e17dde4b08013cb0dd50ea1bd892a07eaf9ddd06cf02d089fa988114b7f0fc" dmcf-pid="UBVdscd8AI" dmcf-ptype="general">박희범 기자(hbpark@zdnet.co.kr)</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 지디넷코리아. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 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