이산화탄소로 수소 대량생산하는 촉매 개발됐다

동서발전-UNIST, 루테늄 탄소 복합촉매 개발 성공

국내 산학 연구팀이 세계 최초로 이산화탄소(CO2)로부터 전기와 수소를 대량 생산할 수 있는 신형 촉매 개발에 성공했다.

한국동서발전(사장 박일준)은 울산과학기술원(UNIST)과 산학협력을 통해 온실가스인 이산화탄소(CO2)를 이용한 '루테늄 탄소 복합 촉매'를 개발했다고 18일 밝혔다.

이 촉매는 루테늄 금속과 다공성 탄소 지지체를 결합한 것으로, 이산화탄소가 포화된 전해질에서도 잘 작동하는 금속 유기물 복합 촉매다. 널리 사용되는 백금 촉매만큼 수소 발생 활성도가 우수할 뿐 아니라, 1천 시간 구동에도 높은 안정성을 유지한다.

이번 촉매 개발은 동서발전이 지난해 6월부터 UNIST 김건태 교수 연구팀과 협력해 진행 중인 '발전소 배기가스 이산화탄소 활용 10킬로와트(kW)급 전력·수소생산 시스템 개발 과제'의 일환이다.

(사진=한국동서발전)

동서발전과 UNIST는 발전소에서 발생하는 온실가스를 원료로 해 수소·전기를 얻을 수 있는 수소생산시스템 개발을 목표로 하고 있다. 개발이 된다면 수소·전기 뿐만 아니라 베이킹소다도 얻을 수 있다.

이 시스템은 이산화탄소가 물에 녹아 생기는 수소 이온이 전기화학적 반응으로 환원돼 전기·수소가 생성되는 원리를 활용한다. 전기화학 반응이 용이하도록 촉매를 사용하는데, 지금까지는 백금 등 고가의 귀금속 계열 촉매가 활용돼 왔다.

신형 촉매는 제조 공정이 간단해 대량으로 생산할 수 있고, 가격이 백금 촉매의 10분의 1 수준으로 저렴하다.

동서발전 관계자는 "이번에 개발한 촉매를 활용해 실험실 규모의 1kW급 이산화탄소 활용 수소생산시스템을 제작했다"며 "내년 초 당진화력 발전소에 10kW의 전력과 시간당 8천 리터의 수소 생산이 가능한 시스템을 설치해 안정성·경제성을 검증할 계획"이라고 말했다.

이어 "현재 수소 생산은 천연가스를 활용해 수소를 추출하는 방식으로 이산화탄소가 필연적으로 발생한다"면서 "당사가 개발하는 시스템은 온실가스를 줄이면서 수소·전기도 생산하는 세계 최초의 그린수소 생산시스템"이라고 강조했다.