한양대 방진호 교수 연구팀, 수소 생산 촉매 기술 새로운 돌파구 제시

방진호 한양대 ERICA 화학분자공학과 교수 연구팀이 수소 생산의 핵심 기술 가운데 하나로 꼽히는 산소 발생 반응(Oxygen Evolution Reaction, OER) 촉매 연구 분야에서 획기적인 성과를 발표했다.

 

방 교수 연구팀은 14일 기존 학계에서는 철(Fe)을 첨가힐 경우 OER 촉매의 성능이 향상된다고 알려져 있었지만, 실제 작동 환경과 유사한 고온·고전류 밀도 조건에서 철을 첨가한 촉매에 비해 철이 없는 촉매가 더 우수한 성능을 보인다는 사실을 밝혀냈다고 밝혔다.

 

연구팀은 실제 수전해 시스템이 작동하는 고온·고전류 밀도 조건에서 촉매가 어떻게 반응하는지에 대해 분석했는데, 그동안 OER 촉매에 관한 연구는 주로 상온·저전류 밀도 조건에서 이뤄졌지만 방 교수팀은 실제 운영 환경과 유사한 조건에서 철 첨가가 촉매 성능에 미치는 영향을 집중적으로 연구했다.

 

연구 결과 철을 첨가하면 촉매에 기공이 생기지만, 고온에서 발생하는 산소 기체로 인해 이 기공이 막히면서 오히려 촉매 활성이 저하되는 것으로 나타난 반면, 철이 첨가되지 않은 촉매는 이러한 문제가 발생하지 않아 더 우수한 성능을 보였다고 강조했다.

 

방진호 교수는 “이번 연구는 수소 생산 촉매 기술 개발에 새로운 지평을 열었다는 데 큰 의미가 있다”며 “앞으로도 지속적인 연구를 통해 더욱 효율적인 수소 생산 시스템을 구축하는 데 기여할 수 있도록 하겠다”고 밝혔다.

 

이번 연구는 한국에너지기술평가원 및 한국연구재단의 지원을 받아 수행됐으며, 관련 논문 ‘Rescrutinizing the Iron Effect on Oxygen Evolution Reaction Catalysts under Industrially Relevant Working Conditions: Overlooked Mass Transfer Limitation Driven by the Iron Incorporatio’는 에너지기술 분야 국제 최고 권위 학술지인 ‘ACS Energy Letters’에 지난 11일 게재됐다.