이중희 교수팀(대학원 BIN융합공학과)이 최근 전 세계적으로 많은 관심을 받고 있는 수소를 고효율로 저렴하게 생산할 수 있는 촉매를 개발해 세계 학계의 주목을 받고 있다.

  과학기술정보통신부의 중견연구자지원사업과 교육부의 BK-21 플러스 사업 지원을 받아 수행된 본 연구는 촉매 분야 세계 최고 학술지인 『어플라이드 캐탈리시스 비 (Applied Catalysis B-Environmental)』(IF=11.698)의 최신호에 게재됐다.

  수소경제사회의 실현을 위해 가장 큰 문제는 수소를 생산하는 것인데, 기존의 수소 생산은 원유를 정제하면서 부가적으로 발생하는 부생수소가스를 주로 이용하거나 천연가스 등을 고온에서 개질하여 수소를 생산하고 있는데, 이는 사용할 수 있는 양이 매우 제한적이거나 화석연료를 이용하여 생산하기 때문에 완전한 이산화탄소 발생하지 않는 청정 기술이라 하기는 어렵다. 그로 인해 완전한 수소 생산을 결국 물을 전기 분해해서 수소를 생산하는 것인데, 이는 비교적 경비가 많이 든다는 단점을 가진다. 결국 경비가 비싼 이유 중 하나는 비싼 전기료와 아울러  백금이나, 산화이리듐, 루텐늄산화물과 같은 값비싼 금속 촉매를 사용되기 때문이다. 

  이중희 교수와 김남훈 교수팀은 값싸고, 손쉽고, 효율적인 제조 방법을 통해 다공성 전이 금속 기반의 새로운 촉매를 개발하였다.

  값싸고 쉽게 대량으로 만들 수 있고, 높은 표면적을 가지고 있는 마이크로 카본 볼 위에, 비교적 저렴한 니켈, 코발트를 이용하여 성게 모양의 니켈-코발트-인화물 나노니들 모양의 나노구조를 제조하여, 표면적을 극대화하고 촉매 활성도를 매우 높일 수 있는 촉매를 개발했다.

  이러한 촉매를 이용하였을 때 기존에 널리 사용되고 있는 백금-탄소, 루테늄산화물-탄소에 비해 매우 낮은 1.54 V (50 mA cm-2)의 셀전압을 보였으며, 내구성 측면에서도 기존 상용화된 제품에 비해 매우 뛰어난 내구성을 보여 상용화가 가능할 것으로 판단된다.

  이러한 수소생산을 비교적 쉽게 할 수 있는 수전해의 핵심기술을 개발함으로써  우리나라의 수소경제사회를 성큼 다가오게 하는데 크게 기여할 것으로 보이며, 전북대학교가 이 분야에서 세계적으로 선도적인 연구를 수행하고 있음을 다시 한 번 보인 것이다.

  본 연구는 BIN융합공학과의 베트남에서 유학 온 대학원생인 반 히엔 호야 (박사과정), 레휴 뚜안 (박사과정)과 연구교수 트란 듀이 탄 박사의 협업연구로 이루어 냈으며, 지난 2월 『나노 에너지 (Nano Energy)』(IF=13.120) 게재 이후 또 하나의 우수한 연구 성과다.

  한편, 이번 연구책임자 이중희 교수는 우리나라 수소관련 유일한 학회인 한국수소및신에너지학회 학회장으로 역임하고 있고, 많은 원천 기술뿐만 아니라 상용화 연구를 성공하여 산업체에 기술이전 등 상용화 경험이 풍부하여, 이번 개발 촉매도 상용화에 매우 높은 자신감을 보였다.

  이중희 교수는 “이번 연구 결과로 미래 수소경제사회를 위해 반드시 해결해야 하는 핵심 기술인 보다 저렴하면서 효율적으로 수소를 생산을 할 수 있는 원천기술을 마련했다”라고 밝히면서 조속한 시일 내에 상용화를 위해 노력하면 실재 산업에 적용 가능할 것으로 내다봤다.​