GIST, 저비용·고효율 차세대 수소 생산 전극 개발…2142시간 연속 구동 작성일 05-26 44 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">GIST·건국대·화학연 공동연구<br>비귀금속 다공성 전극 설계로<br>고전류 환경서도 고효율·내구성 구현</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="0yiuY3yO15"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="4f9ff97832249d21928bd60e5207e152afd88f366ce27648b9948922ca3766d2" dmcf-pid="pWn7G0WI5Z" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="(왼쪽부터)GIST 환경·에너지공학과 주종훈 교수, 김혜리 박사, 한국화학연구원 김성준 박사, 신상훈 연구원, 건국대학교 화학공학부 이장용 교수.ⓒGIST" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202605/26/dailian/20260526085405329klos.jpg" data-org-width="700" dmcf-mid="3QVYrvDgH1" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202605/26/dailian/20260526085405329klos.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> (왼쪽부터)GIST 환경·에너지공학과 주종훈 교수, 김혜리 박사, 한국화학연구원 김성준 박사, 신상훈 연구원, 건국대학교 화학공학부 이장용 교수.ⓒGIST </figcaption> </figure> <p contents-hash="7a975dc0be5377bd9e8d52dede2c34670b85c7dfbf670a55846fb3d795e2cac5" dmcf-pid="UYLzHpYC1X" dmcf-ptype="general">저비용·고효율을 모두 갖춘 차세대 수소 생산 전극이 나왔다. 촉매·물질 전달 기능을 통합한 비귀금속 다공성 전극 설계로 고전류 환경에서도 높은 효율성과 내구성을 구현할 수 있게 됐다.</p> <p contents-hash="7deca1c8aa447dff0026325879793b6796580a7ce70e95e5655814a87df79ea5" dmcf-pid="uGoqXUGhGH" dmcf-ptype="general">광주과학기술원(GIST)은 환경·에너지공학과 주종훈 교수 연구팀이 건국대학교 이장용 교수 연구팀, 한국화학연구원 김성준 박사 연구팀과 공동으로 차세대 그린수소 생산 장치의 성능과 내구성을 높일 수 있는 일체형 비귀금속 다공성 전극을 개발했다고 26일 밝혔다.</p> <p contents-hash="56e56d00a75e98a3f1cd6b86b76e7f1addee6170f3c7637fe68780e7f8230780" dmcf-pid="7HgBZuHlYG" dmcf-ptype="general">개발된 전극은 수소 생산 과정에서 산소 발생 반응을 담당하는 촉매 기능과 물·기체 이동을 돕는 전달 기능을 하나의 구조로 통합한 것이 특징이다.</p> <p contents-hash="63803a8bae2a5531365acfe247b09bb7a78ca3777b38cdb722f086173957c3d4" dmcf-pid="zXab57XSXY" dmcf-ptype="general">연구팀은 이를 통해 전극 내부의 전기 저항을 줄이고 물 공급과 산소 배출을 원활하게 만들어 고전류 환경에서도 높은 수소 생산 효율과 장시간 안정성을 구현했다.</p> <p contents-hash="d507bf4aecaa41a776af76454679f5dc43c660e1688f19b1df35c20cca5a0170" dmcf-pid="qZNK1zZv1W" dmcf-ptype="general">최근 탄소중립 실현을 위한 핵심 기술로 그린수소가 주목받고 있다. 그린수소는 물을 전기로 분해해 생산하는 친환경 수소로, 생산 과정에서 탄소를 배출하지 않는다.</p> <p contents-hash="cb9a6a07a1f404596ceef7569e3b20079749431ea341d633eb31bcef692bb258" dmcf-pid="B5j9tq5TXy" dmcf-ptype="general">특히 음이온교환막 수전해(AEMWE)는 값비싼 백금족 귀금속 대신 니켈(Ni)·철(Fe)과 같은 저렴한 금속 촉매를 사용할 수 있어 차세대 수소 생산 기술로 주목받고 있다.</p> <p contents-hash="eaba85fc8c5e087aee9275a7835d2a932150f9646a94427d9b9b18f174956d24" dmcf-pid="b1A2FB1yGT" dmcf-ptype="general">그러나 기존 전극은 여러 층을 겹쳐 만드는 구조여서 전기 저항이 발생하고 장시간 구동 시 촉매층이 떨어지거나 물과 산소의 이동이 원활하지 않은 한계가 있었다.</p> <p contents-hash="be3ad166f548b10589678d3bec194ba6dad4e8f37da5d10d77f28d8c0e1bf734" dmcf-pid="KtcV3btWGv" dmcf-ptype="general">음이온교환막 수전해는 알칼라인 환경에서 음이온교환막을 이용, 물을 수소와 산소로 분해하는 수전해 기술이다.</p> <p contents-hash="6a569e9c95807d2deac4532b857826e500b4e8156601d5bdb97eb6e47784dbc5" dmcf-pid="9Fkf0KFYZS" dmcf-ptype="general">백금족 귀금속 사용을 줄이면서도 고성능 수소 생산이 가능해 차세대 대용량 그린수소 생산 기술로 평가받고 있다.</p> <p contents-hash="4bd7710bea537d2c964ca46318052a8bb43ee5221549967d6d28fb48f3d8c75d" dmcf-pid="23E4p93GZl" dmcf-ptype="general">연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 니켈–철 합금 기반의 다공성 전극(NiFe-f-PTL)을 새롭게 설계했다.</p> <p contents-hash="2991415becd1dc0f438f1e332dc88dc3c93059d78fab331c84f7c32d0d0d22e9" dmcf-pid="VnpsoDnQ1h" dmcf-ptype="general">전극은 미세한 구멍이 있는 다공성 구조 자체가 촉매와 전달층 역할을 동시에 수행하도록 제작됐다.</p> <p contents-hash="f3a3c63d791a8ae45c34e28efd86305e46e8b99b1daca3aeb7c1e4864aed2f6a" dmcf-pid="fLUOgwLxGC" dmcf-ptype="general">이를 통해 기존 전극에 필요했던 별도의 촉매층과 이오노머(ionomer)를 사용하지 않고도 전극과 막 사이의 전기 손실을 줄였으며 물 공급과 산소 기포 배출 성능을 향상시켰다.</p> <p contents-hash="fe19372fa84b548c689974d25e8dccb90a69924e5502caa60fab8b02ed86436b" dmcf-pid="8g7CNmgRXO" dmcf-ptype="general">또 전극 구조의 안정성을 높여 장시간 사용에도 성능 저하를 최소화할 수 있었다.</p> <p contents-hash="8b69b5e4839b40b0ef76f3ac067c13d8ce5f785ff742c8e92bf5c085aadda885" dmcf-pid="6azhjsaeYs" dmcf-ptype="general">연구팀은 비교적 단순한 테이프 캐스팅 공정을 활용해 전극을 제작했다. 금속 분말을 얇은 시트 형태로 만든 뒤 열처리 과정을 거쳐 스펀지처럼 미세한 구멍이 많은 다공성 구조를 형성했다.</p> <p contents-hash="32c0ab692ee4b492c4f7e35caab2ea43ef866a620012fcc4cb9955a6f86deb28" dmcf-pid="PNqlAONdXm" dmcf-ptype="general">이 방식은 전극 두께와 기공 구조를 균일하게 조절할 수 있어 향후 대면적·대량 생산에도 유리하다.</p> <p contents-hash="91e7d0f1bcd3dddd32c3a76996570a8e560232554ed60b995218d5e5b1b98966" dmcf-pid="QjBScIjJ1r" dmcf-ptype="general">연구팀은 실제 음이온교환막 수전해 셀(cell)에서 새 전극의 성능을 검증했다.</p> <p contents-hash="5fb76b3e9c45ef504f8e112430e49151f8dcc48206b9d8d3a885307c0a5bc82a" dmcf-pid="xAbvkCAi1w" dmcf-ptype="general">그 결과 높은 온도와 강한 알칼리 환경에서도 많은 양의 수소를 안정적으로 생산할 수 있음을 확인했다.</p> <p contents-hash="d3d7b1abaa0e2fc7e987c76ed1043d806eb7bd4d02b498f913d69645204f67b5" dmcf-pid="yUrP7fUZtD" dmcf-ptype="general">실제 수전해 장치의 운전 조건에 가까운 80℃·1.0몰(M) 수산화칼륨(KOH) 환경에서 1.8볼트(V) 기준 6.73암페어의 높은 전류밀도를 기록했다.</p> <p contents-hash="28ebb973e2cc9879ff8bf185e2baa3f04e189c2b927cb9ac9a0f5da82acc48b3" dmcf-pid="WumQz4u51E" dmcf-ptype="general">또 동일한 전극을 교체하지 않은 상태에서 총 2142시간 동안 연속 구동한 시험에서도 구조와 성능이 안정적으로 유지되는 것을 확인했다.</p> <p contents-hash="dfbbf39c0774c95f3b6e9200cae357dc5ceabb8a8f65e0e1e615b16319631fdf" dmcf-pid="Y7sxq871Yk" dmcf-ptype="general">연구팀은 이를 통해 새 전극이 알칼리 환경에서도 높은 내구성을 유지하며 장기간 안정적으로 작동할 수 있음을 입증했다.</p> <p contents-hash="4d867bfd604e9ca3deb0aab5c32995a86fc87c906f55f1a76cdb689f6f89a0af" dmcf-pid="HqIRbPqFYA" dmcf-ptype="general">이번 연구는 차세대 대용량 그린수소 생산 시스템의 핵심 기술로 활용돼 고효율·저비용 수소 생산 장치 개발에 기여할 것으로 기대된다.</p> <p contents-hash="d3df83ab07dd4d5cf1e79c5b18b00d614ebbc27ade180abd0fbed13ca28bf6d6" dmcf-pid="XBCeKQB3tj" dmcf-ptype="general">특히 촉매와 물질 전달 기능을 하나의 구조로 통합한 설계를 통해 전극 성능과 내구성을 동시에 향상시켰다는 점에서 의미가 크다.</p> <p contents-hash="088871fb375e9c7fac55ec1d54f7b7d3561acb54bc5d5e8aeeaa38a96b8d5425" dmcf-pid="Zbhd9xb0GN" dmcf-ptype="general">주종훈 교수는 “연구는 전극의 촉매 성능뿐 아니라 물과 기체가 이동하는 과정, 막과 전극 사이의 접촉 구조까지 함께 고려해 설계해야 실제 수전해 장치의 성능을 높일 수 있다는 것을 보여준 결과”라며 “일체형 다공성 전극은 효율이 높고 오래 사용할 수 있는 차세대 그린수소 생산 시스템의 핵심 기술로 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.</p> <p contents-hash="71674583f3c6451506bcb0d2576d9808ed670ce44358fabfa7b3720760daa502" dmcf-pid="5Fkf0KFY1a" dmcf-ptype="general">연구 결과는 국제학술지 ‘Nature Communications’에 지난 13일 온라인으로 게재됐다.</p> <p contents-hash="cf7f05634e72ad9bfbfd0ce2247350bca3870ce4104519a57bcfb8934b8b4fbd" dmcf-pid="13E4p93GZg" dmcf-ptype="general">한편, 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 선도연구센터지원사업, 나노 및 소재기술개발사업의 지원을 받았다.</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 데일리안. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 ‘하트시그널5’ 박우열, “반지 만들고 싶어” 일본서 공방 데이트 제안? ‘연예인 예측단’ 과몰입 폭발 05-26 다음 프라이빗 클라우드 보안 고도화, 브로드컴 VCF로 컴플라이언스·복구·제로 트러스트 통합 05-26 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
