포항공대, 두 배 이상 효율적인 그린 수소 제조 기술 개발

진현규 포항공과대학교 교수. /포항공대 제공

포항공과대학교는 진현규 기계공학과 교수팀과 한정우 서울대 재료공학부 교수팀이 기존보다 두 배 이상 효율적으로 그린 수소를 만들 수 있는 철 기반 촉매를 개발했다고 26일 밝혔다.

 

연구팀이 개발한 촉매는 니켈 페라이트(NiFe₂O₄)에서 일부 철을 제거한 ‘철 부족 니켈 페라이트(Fe-poor NiFe₂O₄, NFO)’다. 이 촉매는 비정상적인 철 결핍 구조 덕분에 낮은 온도에서도 산소를 효과적으로 저장하고 방출할 수 있다.

실험 결과 1g당 물에서 수소를 생성하는 효율이 0.528%로 기존 최고 성능 촉매의 0.250%보다 두 배 이상 높았다.

연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션을 병행해 철 기반 산화물 내에 존재하는 ‘구조적 활성점(active site)’도 발견했다. 두 금속 이온이 산화와 환원 반응을 주고받는 ‘레독스 스윙(redox swing)’ 현상이 수소 생산 효율을 결정짓는 핵심 요소임을 밝혀낸 것이다.

진현규 교수는 “지구에 흔한 철로 경제적이고 지속 가능한 수소 생산 방법을 찾았다는 점에서 큰 의미가 있다”며 “태양열, 산업 공정에서 나오는 폐열로 수소를 만들어 낼 가능성도 기대된다”고 말했다.

 

이번 연구는 구조 재료 분야 국제 학술지 ‘악타 머터리얼리아(Acta Materialia)’ 온라인판에 최근 게재됐다.

/단정민기자 [e-mail]