루테늄엣 그래핀 촉매제를 개발한 UNIST연구팀. 오른쪽이 백종범 교수. 왼쪽은 팀원인 펭 리 박사.

울산과학기술원(UNIST)은 기존 촉매인 백금보다 훨씬 싸고 성능은 향상시킨 물 분해 촉매 물질을 개발했다고 12일 밝혔다.

‘루테늄엣그래핀’(Ru@GnP)이라는 이 새로운 촉매로 물을 분해해 수소를 얻는 기술 시장성이 확보될 것으로 UNIST는 기대하고 있다.

백종범 에너지 및 화학공학부 교수팀은 백금 가격 4% 수준인 저가 귀금속 루테늄 염(Ru salt)과 ‘초산기(-COOH)가 붙은 그래핀’을 물속에 넣고 혼합해 이 촉매를 개발했다. 루테늄엣그래핀 촉매를 실험한 결과, 염기성 물 분해 반응에 필요한 전압(과전압)이 백금을 사용했을 때보다 30%가량 낮아지는 사실을 확인했다. 즉, 더 낮은 과전압으로도 물 분해 반응이 생기는 것이다. 또한 백금 촉매가 물 산성도에 따라 성능이 큰 차이를 보이지만, 새 물질은 대체로 일정한 성능을 보였다고 연구팀은 설명했다.

백 교수는 “새 물질은 반영구적이며 다양한 환경에서 사용할 수 있다”고 말했다. 연구팀은 대량생산할 수 있는 기업과 교류하면 1∼2년 안에 이 물질이 백금을 대체해 실용화할 수 있을 것으로 보고 있다. 가장 풍부한 원소이자 미래형 에너지 자원으로 꼽히는 수소를 확보하는 친환경 방법으로 물을 분해하는 방법이 주목받고 있으나 촉매인 백금이 비싸고 안정성이 낮은 문제가 있었다. 연구진은 고효율, 내구성, 가격 경쟁력 등 3가지 조건을 중심으로 연구해 루테늄엣그래핀을 개발했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 리더연구자지원사업과 BK21 플러스사업, 우수과학연구센터(SRC) 지원으로 수행됐으며 소재 분야 권위지인 어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials) 11월 첫 호 속표지로 선정돼 출판됐다. 방종근 기자 jgbang@kookje.co.kr