백금가격의 4%… 값싼 물 분해 촉매물질 개발

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울산과학기술원 백종범 교수팀
“1~2년내 백금 대체 실용화 가능”

울산과학기술원(UNIST) 백종범(사진 오른쪽) 교수팀이 백금 가격의 4%에 해당하는 고효율의 새로운 물분해 촉매 물질을 개발했다. ‘루테늄엣그래핀’으로 불리는 이 물질은 현재 상용화된 백금 촉매를 능가하는 성능을 갖추고, 반영구적으로 사용 가능한 내구성도 지녀 백금 촉매를 대체할 차세대 촉매로서 가능성을 주목받고 있다.

13일 UNIST에 따르면 백종범 에너지 및 화학공학부 교수팀은 백금 가격의 4% 수준인 저가 귀금속 루테늄 염(Ru salt)과 ‘초산기(-COOH)가 붙은 그래핀’을 물속에 넣고 혼합하는 방법으로 루테늄엣그래핀 촉매제를 개발했다. 이 촉매는 염기성 물분해 반응에 필요한 전압(과전압)이 백금을 사용했을 때보다 30%가량 낮아졌다. 즉, 더 낮은 과전압으로도 물분해 반응이 생기는 것이다. 또 물의 산·염기 농도(pH)에 따라 크게 영향을 받는 기존 백금 촉매와 달리, 대체로 일정한 성능을 보였다.

백 교수는 “금속과 그래핀 복합체를 저렴하게 대량 생산할 길을 개척하고, 이를 통해 상업적 경쟁력을 갖춘 물분해 촉매를 개발한 것”이라며 “물의 산·염기 농도에 관계없이 우수한 성능을 보이기 때문에 다양한 환경에서도 사용할 수 있다”고 말했다. 연구팀은 대량 생산할 수 있는 기업과 교류하면 1∼2년 안에 이 물질이 백금을 대체해 실용화할 수 있을 것으로 보고 있다. 가장 풍부한 원소이자 미래형 에너지 자원으로 꼽히는 수소를 확보하는 친환경 방법으로 물을 분해하는 방법이 주목받고 있다. 하지만 현재 상용화되고 있는 촉매인 백금은 비싸고 물에서 전기화학적 안정성이 낮은 것이 단점으로 꼽히고 있다.

울산=곽시열 기자 sykwak@munhwa.com