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[IT뉴스]수소 생산 위한 비싼 귀금속 촉매 대체할 고효율 전극 개발

온카뱅크관리자

2026-09-17 15:47:25

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 한국에너지기술연구원 
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 비교적 저렴한 금속인 니켈과 코발트를 이용해 고효율로 수소를 생산하는 수전해 전극이 나왔다. ChatGPT 생성 이미지
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 국내 연구진이 물을 전기분해해 수소를 얻는 수전해에 사용되는 값비싼 귀금속 촉매를 대체할 수 있는 고효율 수전해 전극을 개발했다. 
 한국에너지기술연구원(에너지연)은 강경수 수소에너지연구소 책임연구원과 이현준 선임연구원이 니켈-코발트 합금으로 '이종 구조 전극'을 개발했다고 17일 밝혔다. 연구결과는 8월 15일 국제학술지 '어드밴스드 사이언스'에 발표됐다. 
 수전해는 물을 전기분해해 수소를 만드는 기술이다. 알칼라인 수전해 기술은 알칼리 수용액을 전해질로 사용하는 방식이다. 이미 수십 년간 산업 현장에서 활용된 기술이지만 반응 속도가 느리고 효율이 낮다는 게 단점이다. 
 알칼라인 수전해의 반응 속도를 높이기 위해서 백금이나 루테늄 등 귀금속 촉매를 전극으로 활용한다. 문제는 귀금속이 비싸다는 점이다. 
 연구팀은 산화니켈과 니켈-코발트 합금을 전극으로 사용한 이종 구조 전극을 새롭게 설계했다. 백금은 그램당 58달러, 루테늄은 54달러인 반면 니켈은 약 0.02달러, 코발트는 0.05달러 수준에 불과하다.  
 산화니켈은 물 분자를 구성하는 산소 원자와 수소 원자를 분리하는 속도를 높인다. 니켈-코발트 합금은 수소 원자가 합쳐져 수소 분자를 이루는 반응 속도를 높인다. 물분자가 쪼개져 수소분자를 만드는 전 과정의 속도를 함께 향상시키는 원리다. 
 개발된 전극은 같은 조건의 상용 백금 전극 대비 40% 수준의 에너지만으로도 수소 발생 반응을 일으켰다. 이는 최근 3년간 보고된 비귀금속계 알칼라인 전극 중 최상위권에 해당하는 수치다. 
 연구팀은 실험실 규모를 넘어 산업 현장 적용 가능성도 확인했다. 단위 전지를 만들어 100회 이상 가동과 중단을 반복하는 테스트 이후에도 내구성이 떨어지지 않음을 확인했다. 
 재생에너지로 생산된 전력으로 수전해 해 생산하는 수소를 '그린 수소'라 부른다. 이 선임연구원은 "그린수소는 탄소중립을 위한 열쇠로 꼽히지만 재생에너지의 전력 공급이 들쭉날쭉해 수전해 기기가 빨리 고장난다는 단점이 있다"면서 "이번에 개발한 전극은 이 단점을 효과적으로 극복할 방법"이라고 했다.
 이 선임연구원은 "현재 기술을 적용해 직경 40센티미터 수준의 대형화를 진행했으며, 최적화를 통해 대면적으로 양산화할 수 있도록 연구 중“이라며 "앞으로 5000제곱센티미터 이상의 면적으로 키워 메가와트(MW)급에 대응할 수 있는 알칼라인 수전해에 적용할 계획"이라고 말했다.
 &lt;참고자료&gt; doi: 10.1002/advs.77112
 [김소연 기자 lecia@donga.com]
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