[투데이에너지 박설민 기자] 국내 연구진이 값비싼 백금을 대체할 복합재료촉매 개발에 성공함으로써 수소의 대중화를 앞당길 수 있을 것으로 기대된다.
한국과학기술연구원(원장 이병권, 이하 KIST)는 이성호 KIST 탄소융합소재연구센터 센터장이 건국대학교(총장 민상기)미래에너지공학과 조한익 교수 공동연구팀과 저렴한 ‘황화몰리브데늄(MoS₃)’과 탄소나노튜브를 이용해 수소를 고효율로 생산하는 촉매를 제조하는데 성공했다고 27일 밝혔다.
최근 자동차, 연료전지 등 다양한 분야에서 수소가 사용되는 가운데 성공적인 수소경제사회를 위해서는 필요한 수소를 효율적으로 만들어 내야만 한다.
수소생산을 위해서는 주로 물을 전기분해해 생산하는 수전해가 사용되는데 백금 등의 귀금속을 촉매로 사용하고 있다. 수소생산에 값비싸고 구하기 어려운 귀금속을 이용할 경우 경제적 부담이 매우 커서 백금 대신에 경제적으로 사용할 수 있는 촉매를 개발할 필요가 있었다.
KIST 연구진은 비정질 황화몰리브데늄에 중점을 두고 촉매개발연구를 진행했다. 이 물질은 황과 몰리브데늄이 결합돼 있는 무기화합물로 수소를 흡착하는 능력이 우수하다.
이러한 성질을 이용해 황화몰리브데늄을 촉매로 사용하면 고효율로 수소를 생산할 수 있다.또한 기존의 백금 등 귀금속으로 만들어진 촉매보다 원가가 매우 저렴해 차세대 수소생산촉매로 주목받고 있다.
하지만 황화몰리브데늄은 전기전도도가 낮고 촉매로써 잘 활성화되지 않기 때문에 성능이 좋지않았다. 이에 성능향상을 위해 황화 몰리브데늄의 크기‧형태를 조절하는 연구가 집중적으로 진행됐으나 복잡한 구조때문에 여러 부작용이 발생했다.
KIST 연구진은 이 문제를 해결하기 위해 황화몰리브데늄에 간단한 화학적 처리해 특별한 결합구조를 다수 생성한 후 탄소나노튜브(CNT)표면에 도포해 복합재료촉매를 제조했다. 그 결과 수소를 생산하는데 영향을 미치는 ‘강하게 결합된 황(가교화된 황, Bridging S)’의 수가 많아져 기존대비 약 30% 향상된 성능을 보였다.
이성호 KIST 탄소융합소재연구센터 센터장은 “기존의 황화 몰리브데늄 촉매의 성능을 획기적으로 개선한 성공사례”라며 “이를 이용한 저비용·고효율, 친환경 수소생산은 수소자동차와 수소충전소의 대중화를 앞당기는 중요한 초석이 될 것”이라고 밝혔다.