국내 연구진이 바닷물을 원료로 그린 수소와 산소를 발생시키는 고효율 수전해 촉매를 개발하는 데 성공했다.

3일 지스트(광주과학기술원)에 따르면 화학과 서준혁 교수 연구팀은 포항공대 한정우 교수팀과 함께 ‘쇼트키 접합(Schottky junction)’을 이용해 전자 이동을 향상시키는 기술을 개발했다.

쇼트키 접합은 금속과 반도체 사이에 생기는 접합의 종류로, 반도체에서 금속으로 전자가 이동하게 된다.

연구팀은 기존의 수전해 시스템이 염분이 없는 물(담수)을 사용하는 것과 달리 지구상에서 가장 풍부한 바닷물을 활용해 탄소 배출 없는 그린 수소의 생산 가능성을 확인했다.

전기화학적 재구성 반응법을 이용해 금속과 반도체 물질의 이종접합을 형성했으며, 이종 접합 시 형성된 쇼트키 접합은 고효율의 물 분해반응 촉매로 알려진‘니켈-텅스텐질화물’보다 2.8배 높은 전자 전달 효율을 보였다.

연구팀은 또 쇼트키 접합을 통한 효과적 전자 전달 과정이 수전해 반응 효율에 미치는 영향을 실험적으로 증명했다.

열흘 동안 진행한 실제 바닷물 분해 반응에서 0.2 V의 과전압만으로 0.1 A의 높은 효율에 도달하는 실험 결과를 얻었고, 고효율과 고안정성 촉매의 상용화 가능성을 확인했다.

서준혁 교수는 “이번 연구 성과는 수전해 촉매기술개발 연구 분야에서 전극촉매의 이종접합 계면에 쇼트키 접합을 형성하는 새로운 기술을 도입해 촉매반응 효율을 혁신적으로 향상시켰다는 데 의의가 있다”면서 “향후 수전해 촉매를 활용해 그린 수소를 생산하거나 산소를 공급하는 설비 제작으로의 상용화 가능성을 기대해 볼 수 있다”고 말했다.

한편 화학과 서준혁 교수가 지도하고 셀바라지 시니바산 박사후 연구원과 임태완 박사과정 학생이 수행한 이번 연구는 한국연구재단 기초연구사업과 해양수산과학기술진흥원 해양수산 신산업 기술사업화지원 사업의 지원을 받았으며, 환경 분야 상위 1% 이내 논문인 ‘Applied Catalysis B: Environmental’에 지난 8월 30일 온라인 게재됐다.