김광수 UNIST 자연과학부 교수(앞줄 왼쪽)와 제1저자인 탕가벨 연구원(오른쪽). UNIST 제공
김광수 UNIST 자연과학부 교수(앞줄 왼쪽)와 제1저자인 탕가벨 연구원(오른쪽). UNIST 제공
UNIST(울산과학기술원)는 김광수 자연과학부 교수팀이 수전해 반응을 촉진해 수소를 효율적으로 생산하는 촉매를 개발했다고 11일 발표했다.

수전해는 전기로 물을 분해해 수소와 산소를 동시에 생산한다. 문제는 전체 반응 속도가 느린 산소 발생 때문에 수소 생산 속도도 더디게 진행된다는 점이다. 연구진은 니켈과 철을 포함하는 ‘금속 유기 골격체(MOF)’를 이용해 개발한 촉매로 문제를 해결했다. MOF는 금속과 유기물이 마치 건축물 철근과 같은 뼈대 모양을 이루는 물질이다. 미세한 구멍이 많아 표면적이 넓고, 촉매 반응이 일어나는 금속 원자가 표면에 노출돼 반응을 촉진한다. 상용 촉매로 사용하는 이리듐에 비해 니켈과 철은 매장량도 많고 가격도 싸다.

개발한 촉매는 기존 산화 이리듐 촉매보다 훨씬 적은 에너지로 많은 양의 수소를 생산했다. 연구진이 촉매 성능을 평가한 결과, 300㎷(밀리볼트) 전압에서 단위면적 ㎠당 0.5A(암페어)의 전류 밀도를 달성했다. 이는 촉매를 상업적으로 이용하기에 충분한 값으로 평가했다.

김 교수는 “수소를 이전보다 저렴하게 생산해 다양한 에너지 변환 장치에 사용할 수 있는 발판을 마련했다”고 말했다.

울산=하인식 기자 hais@hankyung.com