연구 성과 국제학술지 '네이처 나노테크놀로지' 게재

울산과학기술원(UNIST)은 백금보다 비용이 100분의 4 수준이면서 성능은 더 좋은 신촉매 'Ru@C₂N' 을 개발했다고 14일 밝혔다. [출처=울산과학기술원]

 


'최고의 촉매' 백금(platinum)과 견줄 촉매가 국내 연구진에 의해 개발됐다. 루테늄(Ru)을 기반으로 한 이 물질은 백금과 비슷한 성능을 갖고 있지만, 가격은 훨씬 저렴하다. 

14일 울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부 교수팀이 루테늄과 2차원 유기 구조체인 C₂N을 합성, 새로운 물 분해 촉매(Ru@C₂N)를 개발했다고 밝혔다. 

연구팀에 따르면 수소를 얻기 위한 물 분해 촉매로 코발트, 니켈, 납, 백금 등이 활용되고 있다. 이 가운데 가장 많이 쓰이고 있는 것은 백금이다. 하지만 백금의 가격은 1g당 7만8000원 수준으로 비용적 측면에서 비싸다는 단점이 있다. 또 염기성 물에서는 상대적으로 쉽게 녹아 안정성이 낮다.

연구팀은 백금을 대신할 촉매를 찾기 위해 벌집 모양의 유기 구조체 'C₂N'에 루테늄, 코발트, 니켈, 납 등을 합성해 실험하던 중 루테늄을 사용했을 때 백금 촉매와 거의 비슷한 효율을 보이는 것을 확인했다.

신촉매와 백금 촉매(Pt/C)가 산성, 알칼리성 물에서 나타내는 수소 발생 효율 비교 그래프. [출처=울산과학기술원]

 


루테늄과 'C₂N'을 합성한 'Ru@C₂N'이 백금 촉매에 버금가는 성능으로 물(H₂0)에서 수소(H)와 산소(O)의 결합력을 약화한 것이다. 안정성도 높아 염기성 물에선 백금과 비교해 더 높은 효율을 보였다고 연구팀은 밝혔다.

또한 루테늄은 백금과 같은 금속이지만, 귀금속으로 쓰이지 않아 가격이 백금의 4%에 불과하다. 촉매로 만드는 방법도 'C₂N'에 넣어 열처리하면 돼서, 실제 촉매로 만드는 비용은 백금 촉매의 1% 수준까지 낮아질 수 있다.

이번 연구성과는 국제학술지 '네이처 나노테크놀로지' 13일자(영국시간)에 게재됐다.

bakjunyoung@eco-tv.co.kr

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