전북대학교(김동원 총장) 대학원 BIN융합공학과 연구팀이 국제적인 관심인 수소생산의 핵심기술을 개발해 주목을 받고 있다.
BIN융합공학과는 자야라만 발라무르건 박사와 응웬 탄 투안 연구팀(지도교수 이중희)이 수소를 저렴하면서도 매우 고효율로 생산할 수 있는 획기적인 촉매를 개발했다고 9일 밝혔다.
과학기술정보통신부의 중견연구자지원사업과 해외우수신진연구자유치사업 (KRF) 지원으로 수행된 이번 연구 결과는 에너지 분야 세계 최고 학술지인‘나노 에너지 (Nano Energy)’(IF=15.548)의 최신호에도 최근 게재됐다.
수소사회를 실현하는데 가장 어려운 문제는 수소를 값싸게 생산하는 것으로 기존의 수소 생산은 원유정제 과정에서 부가적으로 생성되는 부생수소가스를 주로 이용하거나 천연가스 등을 고온에서 개질해 수소를 생산했다.
하지만 수소생산양이 매우 제한적이거나 화석연료를 이용해 생산하기 때문에 완전한 이산화탄소가 발생하지 않는 청정 기술이라 보기는 어려웠다.
이에 연구팀은 저렴하면서도 손쉽게 제조가 가능한 방법을 통해 높은 전기전도도 및 촉매 활성도가 매우 높은 수많은 나노 다공성 구조체로 연결된 계층적 3차원의 산소와 인이 도핑된 니켈 망간 (NiMnOP) 나노 판재 형태의 물 분해 촉매를 개발했다.
비교적 단순하면서 저렴한 수열 방법을 통해 카본 천위에 NiMn 층상 이중 수산화물 (LDH) 전구체를 만들고 그 위에 산소와 인을 도핑해 니켈 망간 옥시 포스 파이드 (NiMnOP)를 제조했다.
개발된 촉매를 활용해 만들어진 NiMnOP||NiMnOP 전극으로 만들어진 물 분해 장치는 현재 사용되는 상업용 장치인 Pt-C||RuO2 (~1.53 V @10 mA cm-2)에 비해 낮은 1.51 V (@ 10 mA cm-2)의 셀 전압을 보였으며 내구성 측면에서도 기존 상용화된 제품에 비해 매우 우수한 내구성을 보여 저렴하면서 고효율의 수소제조를 할 수 있어 상용화가 가능할 것으로 판단된다.
연구팀이 이 같은 수소생산의 핵심기술을 개발함에 따라 우리나라의 수소경제사회를 성큼 다가오게 하는데 크게 기여할 것으로 기대되고 있다.
더욱이 연구 결과가 세계적인 학술지에 게재된 점은 전라북도와 전북대가 이 분야에서 세계적으로 선도적인 연구를 수행 중임 것도 다시 한 번 입증했다.
한편 이번 연구 이중희 지도교수는 현대자동차에서 판매되는 넥소(NEXO) 수소연료전지자동차의 수소탱크를 개발해 상용화시킨 장본인으로 알려졌다.
이 교수는 많은 난 기술에 대한 원천 기술 보급뿐만 아니라 상용화 연구를 성공했다.
특히 산업체 기술 이전 등의 상용화 경험이 풍부해 이번 개발 촉매 또한 상용화에 매우 높은 자신감을 보이고 있다.
이 교수는 “이번 연구 결과로 미래 수소경제사회를 위해 반드시 해결해야 하는 핵심 기술을 보다 저렴하면서 효율적으로 수소를 생산을 할 수 있는 원천기술을 마련했다”라며 “조속한 시일 내에 상용화를 위해 노력하면 실재 산업에 적용 가능할 것이다”고 내다봤다.
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