[헤럴드 경제]지난 11월 21일, 부산대학교 기계공학부 김용태 교수와 미국 아르곤국립연구소 네나드 마르코비치 박사가 주축이 된 국제공동연구팀은 수소 생산법 중 하나인 ‘수전해 기술’의 효율을 극대화할 수 있는 ‘고효율 수전해 애노드 전극’을 개발해 세계적인 이목을 집중시키고 있다.

물을 전기분해해 수소를 생산하는 ‘수전해 기술’은 순도 100%에 가까운 수소를 추출할 수 있을 뿐 아니라 부산물로는 오직 산소만을 배출하는 친환경적인 기술이라는 점에서 미래 수소 생산의 가장 유력한 방식으로 손꼽힌다. 그러나 전극에서의 느린 반응 탓에 이론치보다 훨씬 높은 전력을 소비함으로써 경제성이 낮다는 점이 실질적인 기술 적용의 장애가 되어 온 것이 사실이다. 특히, 실제 수소를 생산하는 캐소드(cathode, 전자가 방출되는 전극)보다 상대 전극인 산소를 발생하는 애노드(anode, 산화 반응이 진행되는 전극)에서의 반응 속도가 월등히 느려 애노드 전극에 대한 효율 개선이 가장 시급한 문제로 지적되어 왔다.



이에 김용태 교수 연구팀은 한국연구재단 도약과제, 한국에너지기술평가원 신재생에너지사업, 나노융합2020사업단의 연구비 지원으로 수행된 이번 연구를 통해 ‘전기화학적 탈합금 방식’을 이용, 3차원적으로 상호 연결된 나노다공성 전극구조를 제작했으며, 이러한 구조가 전하전달의 고속도로 역할을 수행해 전극 반응 효율을 극대화시킬 수 있음을 입증, 연구결과를 11월 13일자 ‘네이처 커뮤니케이션즈’誌에 소개했다. 특히, 기존 전극 설계에 있어 중요하게 여겨지지 않았던 ‘전자 전도도’가 고전류의 밀도 운전에서 핵심 인자로 작용함을 세계 최초로 규명, 앞으로의 수소에너지 개발에 있어 획기적인 전환점을 제시했다는 평가를 받고 있다. 이번에 개발된 기술은 국내 수소 전문기업인 ㈜엘켐텍에 이전되어 현재 양산을 준비 중에 있다.

이번 연구를 주도하며 대부분의 실험 데이터 확보 및 메커니즘 해석을 수행한 김용태 교수는 “연구년 방문으로 시작된 국제공동연구가 결실을 맺게 되어 기쁘다. 이번에 확보한 기술은 수소를 생산할 때 큰 비용이 드는 전력 문제를 해결할 수 있다는 점에서 의의가 있다. 더욱이 향후 수전해 기술뿐 아니라 수소 연료전지 등 인접 분야에도 직접 적용될 수 있으리라 전망되어 큰 기대를 갖고 있다”라고 밝혔다.

정명우 기자/ andyjung79@heraldcorp.com