KIST 전북분원, 친환경 수소 생산 촉매 개발 성공

황화 몰리브데늄과 탄소나노튜브 활용 촉매 개발

저비용·고효율·친환경적 장점 가진 수소 생산 가능

한국과학기술연구원(KIST) 전북분원 복합소재기술연구소 탄소융합소재연구센터(이성호 박사)는 20일, 건국대학교 미래에너지공학과(조한익 교수)와 공동연구로 비백금계 소재인 황화 몰리브데늄 황화 몰리브데늄(Mo3S13)을 활용한 친환경 수소 생산 촉매를 개발하는데 성공했다”고 밝혔다.

황화 몰리브데늄(Mo3S13)은 황과 몰리브데늄이 결합되어 있는 무기 화합물로 우수한 수소 흡착 특성을 기반으로 물의 전기분해를 통한 친환경 고효율 수소 생산을 구현할 수 있는 차세대 소재다.

이번 연구는 기존 황화 몰리브데늄을 간단한 화학적 처리를 통해 5mm 이하의 황화 몰리브데늄 클러스터로 변환하고, 이를 탄소나노튜브(CNT) 표면에 분산시키는 방법으로 촉매를 개발했다.

개발된 촉매의 경우 기존의 황화 몰리브데늄의 낮은 전기전도도 및 좁은 면적의 촉매 활성점의 단점을 높은 전기전도도 및 넓은 면적의 촉매 활성점으로 개선했다.

그 결과 수소 생산의 차세대 소재인 황화 몰리브데늄의 촉매 성능 강화로 고효율화된 수소를 생산할 수 있는 발판을 마련했다.


또한, 백금 등의 기존 귀금속 계열 촉매에 비해 물질 원가가 매우 저렴한 황화 몰리브데늄의 특성을 바탕으로 저비용·고효율·친환경적인 3가지 장점을 지닌 수소를 생산할 수 있게 되었다.

개발한 촉매를 이용하여 생산한 수소를 수소자동차에 적용시킨다면 에너지 효율뿐만 아니라 저비용의 수소차를 구입할 수 있는 등 문재인 정부의 수소차 보급 정책에 탄력을 받을 것으로 예상된다.

KIST전북분원 탄소융합소재연구센터 이성호 박사는 “기존 황화 몰리브데늄의 촉매 성능을 획기적으로 개선할 수 있는 성공사례”라며, “이를 이용한 저비용·고효율·친환경 수소 생산 성능 구현은 수소 자동차와 수소 충전소의 대중화를 앞당기는 중요한 초석이 될 것으로 생각한다”고 말했다.

한편 전라북도와 KIST전북분원은 탄소섬유를 기반으로 다양한 R&D(연구개발) 과제 진행을 통해 4대 전략기지(자동차, 농건설기계, 조선해양, 신재생에너지)의 탄소소재 적용 가능 분야 발굴 등 탄소산업 육성 및 저변확대에 노력하고 있다.