오염물질 없이 수소 생산할 수 있어...그린수소 생산 가능
귀금속 촉매 효과와 버금가
(내외방송=정지원 과학전문 기자) 하이드로젤로 물 전기분해 효율을 높이는 기술이 개발돼 앞으로 그린수소 시대의 도래가 머지 않은 것으로 보인다.
UNIST는 8일 '내외방송'에 보낸 자료에서 "류정기 에너지화학공학과 교수팀이 전극에 하이드로젤을 코팅해 물 전기분해의 성능을 향상시키는 기술을 개발했다"고 밝혔다.
물 전기분해는 물에 담긴 전극에 전류를 흘려보내 물을 산소와 수소로 분해하는 기술이다.
물이 전기 분해돼서 나온 수소와 산소는 전극 표면에 달라붙어 기포가 되는데, 이를 제때 제거하지 않으면 전극에 과부하가 걸려 반응이 더뎌지는 문제가 생긴다.
연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 전극에 하이드로젤을 코팅하는 기술을 개발했다.
하이드로젤은 물을 잘 빨아들여 기저귀나 소프트 렌즈 등의 재료로 사용된다.
이 물질을 전극에 코팅하면 기체보다 물을 훨씬 더 좋아하는 성질 때문에 기체가 밀려난다.
하이드로젤을 다공성 전극에 코팅해 물을 전기분해했더니 그렇지 않은 경우보다 고전압에서 수소 생산 능력이 150% 증가했다.
또, 촉매 중 가장 뛰어난 성능을 지닌 루테늄에 버금가는 수소 생산 효율을 보였다.
이는 물을 분해하는 데 소모되는 전력량이 줄어들었다는 것을 의미한다.
연구팀은 "전극에 하이드로젤을 코팅하는 것만으로도 귀금속 촉매를 사용하는 것과 같은 분해 반응 활성화 효과를 거뒀다"며 "기존에 초음파 등으로 기포를 털어내는 방식보다 간단하고 저렴해 그린수소 생산 기술 상용화에 도움이 될 것"으로 기대했다.
친환경 에너지원으로 알려진 수소는 화석연료를 활용해 생산하는 그레이 수소가 생산량의 90% 이상을 차지한다.
그레이 수소는 생산 과정에서 이산화탄소가 대량 방출돼 오히려 지구 온난화를 야기한다는 역설이 제기되고 있다.
반면 하이드로젤을 코팅한 방법으로 물을 전기분해하면 오염물질 없이 수소를 생산할 수 있어 그린수소 생산 기술이 가능할 것으로 기대된다.
한편, 이 연구는 한국연구재단의 중견연구자 지원 사업과 기후변화대응기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다.
이 연구는 배미솔 에너지공학과 석사가 제1저자로 참여했으며 전기화학 분야 국제권위지인 '어드밴스드 에너지 머터리얼즈(Advanced Energy Materials)'에 지난 5일 표지논문으로 선정됐다(논문명: Superaerophobic Polyethyleneimine Hydrogels for Improving Electrochemical Hydrogen Production by Promoting Bubble Detachment).
