연구팀 “수소 생산 비용 절감 기술 개발… DOE 목표 충족”“귀금속 단일 원자 촉매로 수전해 성능 혁신… 산업적 파급력 기대”
  • KAIST 연구진이 수전해 셀의 경제성을 획기적으로 높이는 기술을 개발했다. 연구팀은 기존 대비 백금 사용량을 10분의 1 수준으로 줄이면서도 성능과 안정성을 높이는 새로운 귀금속 단일 원자 촉매를 개발해 미국 에너지부(DOE)의 2026년 목표치를 충족하는 유일한 기술로 평가받았다.

    KAIST 생명화학공학과 이진우 교수 연구팀과 화학과 김형준 교수 연구팀은 ‘자가조립원조 귀금속 동적배치’ 전략을 활용해 단일 원자 촉매를 합성하는 기술을 개발했다. 이 기술은 1000도 이상의 고온에서 귀금속이 자발적으로 탄화물 지지체에 안정적으로 담지되도록 유도해 상용 백금 촉매보다 5배 높은 효율을 구현했다.

    연구팀은 개발된 촉매를 음이온 교환막(AEM) 기반 수전해 셀에 적용한 결과, 1.8V에서 3.38A/cm²의 성능을 기록하며 기존 백금 촉매보다 뛰어난 성능을 입증했다. 1A/cm²의 산업용 전류밀도에서도 우수한 안정성을 보여 상용화 가능성이 높다고 평가됐다.

    이번 연구의 공동 제1 저자인 KAIST 김성빈 연구교수는 “이 기술은 수전해 셀의 원가 절감을 크게 앞당길 것이며, 다양한 귀금속 촉매 공정에도 적용 가능해 산업적 파급력이 클 것으로 기대된다”고 밝혔다. 

    한편 연구 결과는 국제 학술지 ‘Energy & Environmental Science’에 게재됐으며, 후면 표지논문으로 선정됐다.