김주헌 교수(중앙대) / 김명진 박사(GIT-중앙대) / 이승우 교수(GIT)

중앙대학교 (화학신소재공학부 김주헌 교수), Georgia Institute of Technology (기계공학부 이승우 교수, 김명진 박사) 등으로 구성된 공동연구팀은 코발트 전이금속 나노입자 (cobalt transition metal nanoparticle)와 파이로클로레 옥사이드 (pyrochlore oxide)를 이용한 하이브리드 전기화학 촉매를 개발하여 이를 염기성 전해질 수전해 반응의 산소 발생 (oxygen evolution reaction, OER) 전극 촉매로 활용함으로써 세계 최고수준의 촉매 활성과 안정성을 확보하는데 성공했다.

물을 전기 분해하여 수소를 얻는 ‘수전해 기술’은 이산화탄소 등 환경오염 물질을 생산하지 않고 수소를 제조할 수 있는 청정 기술로 최근 각광을 받고 있으나, 기존의 전이금속으로 이루어진 OER 촉매는 가격이 저렴한 반면, 촉매의 활성도가 낮아 생산성과 경제성이 확보된 수소 생산에 큰 걸림돌이 되어 왔다.

본 연구진이 개발한 cobalt nanoparticle/Y₂Ru_2-XCo_XO₇ 하이브리드 촉매는 염기성계 산소발생반응에서 기존의 코발트 나노입자 대비 78배, 기존 상용 이리듐 옥사이드 (IrO₂) 촉매 대비 11배 이상 우수한 촉매 활성도를 보였으며 또한 10시간 이상의 장기 구동에서 95 % 이상의 성능을 유지하는 높은 내구성을 확보함으로써 뛰어난 물분해 특성과 동시에 경제성과 생산성을 확보한 현존 최고수준의 촉매로 평가되었다.

해당 연구결과는 산업통상자원부와 한국에너지기술평가원(KETEP)이 지원하는 에너지인력양성사업의 지원으로 수행되었으며, 에너지/나노/화학/재료과학기술 분야의 세계적 권위지인 ‘Advanced Materials’ (Impact factor: 21.950) 6월 13일자 온라인판에 게재되었다.