▲ 스테인레스 스틸 기반 알칼라인 수전해용 Bi-functional 유연전극 모식도

국내 연구진이 Ni-Fe 전이금속 산화물에 소량의 루테늄 금속이 도핑된 스테인리스 스틸을 기반한 고안정성 유연전극을 개발했다.

인하대는 최진섭 교수와 김용태 박사 연구팀이 고효율·고내구성 촉매를 개발해 국제 학술지 ‘Journal of Materials Chemistry A’ 표지논문에 게재됐다고 2일 밝혔다.

연구팀은 수소생산에 사용되는 귀금속 촉매의 단점인 높은 단가와 낮은 내구성을 극복하는 저렴한 촉매를 개발했다. 연구팀은 니켈과 철로 이뤄진 스테인리스 스틸을 기판으로 단일공정 양극산화 방법을 이용해 미량의 루테늄 금속이 도핑된 다공성 Ni-Fe 산화물 복합체를 제조했다.

이렇게 제조된 촉매는 수소와 산소 발생 반응에서 모두 높은 활성을 보였다. 100시간 이상 물의 전기 분해에 사용해도 성능이 유지되는 등 내구성이 우수했다. 또 유연한 다공성 구조로 구부러진 구조에서 전기화학적 특성을 지속해 다양한 환경에서 사용할 수 있다.

이 연구는 산업통상자원부와 한국에너지기술평가원(KETEP)-연료전지인력양성사업단의 지원을 받아 수행됐으며, 김문수·하재윤 박사과정생이 참여했다.

최진섭 교수는 “고가인 루테늄 금속을 아주 소량만 사용해 수소와 산소를 모두 얻을 수 있는 스테인리스 스틸 기반 고효율 촉매 개발에 성공한 것”이라며 “이번 연구가 미래 친환경 수소경제에 이바지할 것으로 기대된다”고 말했다.

이 연구(논문명: Trace amounts of Ru-doped Ni-Fe oxide bone-like structures via single-step anodization: a flexible and bifunctional electrode for efficient overall water splitting)는 영국 왕립화학회의 재료화학 분야 국제학술지인 ‘저널 오브 머티리얼즈 케미스트리 A(Journal of Materials Chemistry A)’에 표지논문으로 지난 28일 게재됐다.

한편, 최 교수 연구팀은 최근 산업통상자원부가 주관하고 한국산업기술진흥원이 시행하는 산업혁신인재성장지원사업에 선정됐다. 최 교수팀은 총 17.5억원(5년간 매년 3.5억원)을 지원받고 ‘기능성 유무기 복합소재 실용화 전문인력양성사업’을 추진한다.

또한 한국기초과학지원연구원 시행하는 Core-facility사업에도 예비 선정(지속가능한 에너지 부품소재 핵심연구지원센터) 되어 총 31.2억원(6년간 매년 5.2억원)을 지원 받아 에너지관련 최신 장비 구축을 통한 에너지 소재부품연구에 박차를 가할 수 있을 것으로 기대된다.