[미국] 100배나 빠른 태양광구동 수소연료생산 혁신기술 개발

스탠퍼드 대학교와 DOE 산하 SLAC 국립 가속기 연구소 (National Accelerator Laboratory)의 공동 연구팀이 태양광을 이용한 물 분해로 수소연료를 생산하는 재생에너지 기술에 있어 지금까지 알려진 그 어떠한 방법보다 반응시간을 무려 100배나 단축시킬 수 있는 새로운 촉매를 개발하고 이 연구 결과를 ‘Science’학술지를 통해 발표하였다.

연구팀이 발견한 이 새로운 촉매는 스트론튬 산화이리듐 (strontium iridium oxide) 촉매로서, 태양광으로 물분해하는 2단계 과정 중 전체 반응 속도를 결정하는 산소발생반응 (oxygen evolution reaction, OER)을 매우 빠르고 효율적으로 일어날 수 있도록 만든다. 산소발생반응은 특히 산성 조건하에서 반응속도가 현저히 낮아지는 문제점이 있다. 혹독한 환경 속에서 지속적으로 활성을 유지할 수 있는 촉매의 유일한 대안은 바로 희귀 귀금속 중 하나로 알려진 이리듐을 사용하는 것인데, 워낙 값이 비싼 탓에 특히 상용적 스케일에서 사용하기 쉽지 않다.

이리듐을 적게 쓰고도 보다 많은 활성을 갖는 촉매를 개발하기 위해 연구팀은, 시간이 오래 걸리는 기존의 시행착오(trial-and-error)적 실험 방식이 아닌, 컴퓨터를 통해 재료 데이터베이스를 분석하여 스트론튬이 이리듐 촉매와 적합한 파트너라는 것을 알아내고, 새로운 스트론튬-산화 이리듐 촉매를 합성하였다. 그 결과 연구팀은 자신들이 새로 만든 촉매가 지금까지 알려진 그 어떤 촉매보다 산성 조건에서조차 효율이 100배 높다는 놀라운 사실을 알게 되었다.

아직까지 왜 이 촉매가 이토록 성능이 좋은지에 대한 이해가 부족한 연구팀은 앞으로 그 원인 메커니즘을 규명하기 위한 연구와 더불어, 이리듐의 양을 더 적게 사용할 수 있는 상용화 연구를 진행할 것이라고 밝혔다.

[출처 = 녹색기술정보시스템(www.greenplatform.re.kr) / 2016. 09. 13]