수소 사회 실현을 위한 청정 수소 생산을 위해서는 물과 전기를 분해해 수소와 산소를 생산하는 것이 가장 좋은 방법이다. 그러나 이 방법은 전기료와 더불어 사용되는 촉매로 매우 비싼 백금이 사용되기 때문에 비용이 많이 든다.

전북대 이중희 교수팀(대학원 BIN융합공학과)이 청정 수소 생산을 위한 이러한 기존의 단점을 극복, 수소를 저렴하면서도 고효율로 생산할 수 있는 새로운 촉매를 개발해 최근 세계적 학술지들로부터 주목을 받고 있다.

이 교수팀은 최근 이 연구 성과를 발표해 지난 2월 에너지 분야 세계 최고 저널인 『나노 에너지 (Nano Energy)』(IF=13.120)에 논문이 게재된 것을 비롯해 최근에는 『어플라이드 캐탈리시스 비(Applied Catalysis B-Environmental)』(IF=11.698) 최신호에도 논문이 실렸다. 이 연구는 과학기술정보통신부의 중견연구자지원사업과 교육부의 BK-21 플러스사업 지원을 받아 수행됐다.

이중희 교수와 김남훈 교수팀에 의해 새롭게 개발된 촉매는 비교적 값이 저렴한 구리의 3차원 폼을 이용했다. 그 위에 3차원의 산화구리 나노와이어 모양을 만들고, 그 위에 다시 아주 작은 나노점 형태의 백금을 합성해 표면적을 극대화해 활성도를 획기적으로 높일 수 있는 촉매를 개발했다.

이 촉매를 이용했을 때 기존에 널리 사용되고 있는 백금-탄소 촉매에 비해 수소 생산에는 3.1배, 산소 생산에는 6.4배라 높은 것으로 나타났다.

또한 내구성 측면에서도 기존 상용화된 제품에 비해 매우 뛰어나 상용화가 매우 쉬울 것으로 연구진을 내다보고 있다.

특히 가격 측면에서도 기존 촉매는 약 10%의 백금을 도포해 사용했으나, 이번에 개발된 촉매의 경우에는 무게비로 약 0.48%의 백금으로도 충분히 성능을 발휘할 수 있어 매우 저렴한 경비로 촉매를 제조하는 것이 가능해졌다.

이중희 교수는 “이러한 수전해를 통한 수소생산의 핵심기술 개발을 앞으로 우리나라의 수소경제사회를 성큼 다가오게 하는데 크게 기여할 것”이라며 “전북대가 이 분야에서 우리나라의 선도 연구를 이끌고 있음을 다시 한 번 보인 것”이라고 말했다.

특히 이번 연구에는 전북대 BIN융합공학과의 연구 교수로 재직하고 있는 트란 듀이 탄 박사와 레휴 트안, 루 루안 도안 박사과정 학생들이 대거 참여해 추후에도 세계적인 연구 성과들이 쏟아질 것으로 기대를 모으고 있다.

한편, 이 연구 책임자인 이중희 교수는 현재 이용되고 있는 넥소 수소연료 자동차의 수소탱크를 개발해 상용화시킨 장본인이다. 우리나라 수소 관련 최고 학회인 한국수소및신에너지학회 학회장으로 활동하며 많은 원천 기술뿐만 아니라 상용화 연구 경험이 풍부하여, 이번 연구 성과의 상용화에 매우 높은 자신감을 보이고 있다.