한국재료연구원(KIMS, 원장 최철진)이 바닷물에서도 안정적인 수소 생산이 가능한 고성능 전극 소재를 개발했다.
이번 기술은 해수 수전해의 핵심 난제인 염소 이온 부식 문제를 해결하며 수소 생산 기술 상용화를 앞당길 것으로 기대된다.
KIMS 에너지·환경재료연구본부 수소·전지재료연구센터 양주찬 박사 연구팀은 신소재 ‘맥신(MXene)’을 활용한 전극 복합촉매를 개발했다.
이 촉매는 염소 이온의 반응을 억제하고, 기존 소재 대비 전류밀도는 약 5배, 내구성은 2배 이상 향상된 성능을 보였다.
기존 수소 생산 수전해 기술은 담수를 기반으로 해 고비용·자원 한계 등의 문제를 안고 있었다. 반면 해수 수전해는 바닷물을 활용해 자원 제약을 극복할 수 있지만 바닷물 속 염소 이온이 전극 부식을 유발해 상용화에 걸림돌이 돼왔다.
연구팀은 전기전도성이 뛰어난 맥신을 고에너지 볼밀링 공정을 통해 니켈 페라이트(NiFe₂O₄) 촉매와 결합, 부식에 강한 전극 복합소재로 구현했다.
특히 맥신을 선택적으로 산화시켜 장기 안정성과 전도성을 확보했으며, 대량 생산에 적합한 균일성과 재현성도 입증했다. 또한 실험실 수준을 넘어 수전해 단위셀에서도 실용 가능성을 확인했다.
양주찬 책임연구원은 "신소재 맥신을 통해 바닷물 속 염소 이온 문제를 해결한 데 큰 의미가 있다"며 "지속 가능한 수소 생산 기술로 이어질 수 있도록 실증 연구도 계속해 나가겠다"고 말했다.
이번 연구는 한국에너지기술평가원과 국가과학기술연구회의 지원으로 수행됐으며 울산과학기술원(UNIST) 송현곤 교수팀과 공동으로 진행됐다. 연구 성과는 세계적 나노과학 저널 ACS Nano에 6월 30일자로 게재됐다.
