화학뉴스

국내 연구진인 그린수소를 더 저렴하게 대량 생산할 수 있는 촉매 기술을 개발했다.
울산과학기술원(UNIST) 채한기 신소재공학과 교수, 백종범 에너지화학공학과 교수 연구팀은 사우디 킹압둘라과학기술대학교(KAUST) Cafer T. Tavuz 교수 연구팀과 함께 고기능성 촉매가 부착된 탄소섬유 전극 개발에 성공했다.
잘 떨어지는 파우더형 촉매 대신 탄소섬유형 촉매를 사용해 대면적에서 안정적으로 구동할 수 있으며 값비싼 백금 대신 루테늄(Ruthenium)을 사용해 성능을 유지하면서 제조 가격을 대폭 낮추었다.
기존 파우더형 촉매는 전극 위에 고착시킬 떄 균일하게 바르기 어려워 뭉치거나 떨어지는 등 안전성과 내구성에 문제가 있었으나 탄소섬유 베이스 전기화학 전극은 탄소섬유가 가진 높은 열 또는 전기전도성과 대면적화 용이성 등으로 주목받고 있다.
연구팀은 고분자 전구체 섬유 제조 단계에서부터 표면에 루테늄을 고착시켜 촉매의 안정성을 높였다. 
전구체 고분자는 촉매의 특성을 안정적으로 표출할 수 있게 도와주는 PAN(Polyacrylonitrile)을 사용하고 화학적 촉매로는 백금 대신 루테늄을 선택적으로 표면에 붙였다.
상용화된 백금 파우더형 촉매가 1만번 작동 후 과전압이 6배 증가하는 반면, 개발 전극은 6.5%의 낮은 과전압 증가율을 나타내 100배 더 긴 시간 동안 안정적으로 사용 가능할 것으로 기대된다.
채한기 교수는 “탄소섬유 고유의 뛰어난 기계적, 전기적 특성을 활용했다”며 “앞으로 탄소섬유가 다재다능한 전기화학 반응 소재로 활용될 수 있는 길을 열었다”고 강조했다.
공동 1저자인 김석진 KAUST 연구교수는 “유연한 섬유 형태로 정형화돼 바로 적용 가능해 전기화학 촉매뿐만 아니라 열화학 촉매, 광촉매로도 쉽게 적용할 수 있다”고 설명했다.
연구 결과는 세계적 권위를 지닌 미국 화학회지(Journal of the American Chemical Society) 5월15일호에 표지 논문으로 선정됐으며 관련 특허 및 PCT(특허협력조약) 출원도 완료한 것으로 알려졌다. (윤)