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[IT뉴스]“값비싼 백금 없이도” 고성능 구현 입증…수소경제 시대 앞당긴다

온카뱅크관리자

2025-06-11 08:17:29

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">- KAIST-KIER, 전극 계면에서 발생하는 전자 수송 저해 문제 극복<br>- 촉매입자 크기 조절만으로 백금 코팅없이도 성능 확보 가능성 입증</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="9t8btdg2uQ">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="cc304e08f0651cb54e514323b8553f0fef3389f2b3dd15af476fed4867de6578" dmcf-pid="2F6KFJaV3P" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="이번 연구를 수행한 공동연구진. 박지수(앞줄 왼쪽부터 시계방향) KAIST 박사과정, 김희탁 KAIST 교수, 오은택 KAIST 박사과정, 두기수 한국에너지기술연구원 박사, 석경화 KAIST 박사과정.[KAIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202506/11/ned/20250611080951613obcp.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="KSfq5RLKzx" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202506/11/ned/20250611080951613obcp.jpg" width="658"></p>
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            이번 연구를 수행한 공동연구진. 박지수(앞줄 왼쪽부터 시계방향) KAIST 박사과정, 김희탁 KAIST 교수, 오은택 KAIST 박사과정, 두기수 한국에너지기술연구원 박사, 석경화 KAIST 박사과정.[KAIST 제공]
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          <p contents-hash="8e25f047b176f3d0d449e54dc4024ae92284abb248fc665446b76331d7cbe6fc" dmcf-pid="V3P93iNf06" dmcf-ptype="general">[헤럴드경제=구본혁 기자] 양이온 교환막 수전해(PEMWE)는 고순도 수소를 고압으로 생산할 수 있어 차세대 수소 생산 기술로 평가받는다. 하지만 기존 PEMWE 기술은 고가의 귀금속 촉매와 코팅재에 대한 의존도가 높아, 상용화에 한계를 안고 있었다. 국내 연구진이 이러한 기술적·경제적 병목을 해결할 새로운 해법을 제시했다.</p>
          <p contents-hash="8caba8a02dff2e426d63bc87d30af97e608f9cf6d2e039b1ce058d9a6126d444" dmcf-pid="f0Q20nj478" dmcf-ptype="general">KAIST(총장 이광형)는 생명화학공학과 김희탁 교수 연구팀이 한국에너지기술연구원(KIER) 두기수 박사와 공동연구를 통해, 고가의 백금(Pt) 코팅 없이도 고성능을 구현할 수 있는 차세대 수전해 기술을 개발했다고 11일 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="5c9f3bbd4f0c5f49a076c6f607a72fbccd81fcbe069865232b7b77315201c884" dmcf-pid="4pxVpLA8F4" dmcf-ptype="general">연구팀은 수전해 전극에서 고활성 촉매로 주목받는 ‘이리듐 산화물(IrOx)’이 제 성능을 발휘하지 못하는 주된 원인에 집중했다. 그 이유는 전자 전달이 비효율적으로 일어나기 때문이고 그 해결책으로 단순한 촉매 입자 크기 조절만으로도 성능을 극대화할 수 있음을 세계 최초로 입증했다.</p>
          <p contents-hash="1296749ce62917eabc5f8852b4263c7cf220130694acd510f6ef971f9c9eefc4" dmcf-pid="8UMfUoc6Ff" dmcf-ptype="general">이번 연구에서 이리듐 산화물 촉매가 백금 코팅 없이도 우수한 성능을 내지 못하는 이유가 수전해 전극에서 본래부터 함께 사용되는 핵심 구성 요소인 촉매–이온전도체(이하 이오노머)–Ti(티타늄) 기판 사이에서 발생하는 ‘전자 이동 저항’때문이라는 것을 밝혀냈다.</p>
          <p contents-hash="1e3b207cf521418c58e4e3ebddd6917c389b2875ccc1c090b411f4b1088cd8a5" dmcf-pid="6uR4ugkPFV" dmcf-ptype="general">특히 촉매–이오노머–티타늄 기판 사이에서 전자 통로가 차단되는 ‘핀치 오프(pinch-off)’ 현상이 전도성 저하의 핵심 원인임을 규명했다. 이오노머는 전자 절연체에 가까운 특성을 갖고 있어, 촉매 입자 주위를 감쌀 경우 전자 흐름을 방해한다.</p>
          <p contents-hash="11604cfa12fe67d3cc3e38eca4127685b48443c7772cffe4630446c455b181ad" dmcf-pid="PstYsz2X72" dmcf-ptype="general">연구팀은 다양한 입자 크기의 촉매를 제작·비교하고, 단일 셀 평가 및 다중 물리 시뮬레이션을 통해 이리듐 산화물 입자의 크기를 20 나노미터(nm) 이상 크기의 촉매 입자를 사용할 경우, 이오노머 혼합 영역이 줄어들어 전자 통로가 확보되고 전도성이 회복된다는 사실을 세계 최초로 실험적으로 입증했다.</p>
          <p contents-hash="1dab88af33cecb1ef4b0423e860c500c2f07e732a32e914cf35f3aaf36a5ebe7" dmcf-pid="QOFGOqVZu9" dmcf-ptype="general">이번 성과는 고성능 촉매 소재 개발은 물론, 향후 귀금속 사용량을 획기적으로 줄이면서도 고효율을 달성할 수 있는 양이온 교환막 수전해 시스템 상용화에 중요한 이정표가 될 것으로 기대된다.</p>
          <p contents-hash="325da9c2a6c1964bf5caf4551e865e3980c0ce17573f10a576333ad2700e87ec" dmcf-pid="xI3HIBf53K" dmcf-ptype="general">김희탁 교수는 “이번 연구는 고성능 수전해 기술의 병목현상이었던 계면 전도성 문제를 해소할 수 있는 새로운 인터페이스 설계 전략을 제시한 것”이라며 “백금 등 고가 소재 없이도 고성능을 확보할 수 있어, 수소 경제 실현에 한 걸음 더 가까워진 계기가 될 것으로 기대된다”고 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="25b22e42b348d922ba1f2aa3fe532e0de7df8c14ce58f10ceb0550997a325a5e" dmcf-pid="yVadVwCnUb" dmcf-ptype="general">이번 연구성과는 에너지 및 환경 분야 국제학술지 ‘에너지 및 환경과학(Energy &amp; Environmental Science)’에 6월 7일 게재됐다.</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 헤럴드경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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