울산과학기술원(UNIST)은 에너지화학과 이동욱·류정기 교수팀이 물과 전기로 청정 수소를 만드는 수전해 장치에 프라이팬 코팅제를 발라 수소 생산 능력을 40% 끌어올린 기술을 개발했다고 24일 밝혔다.

수소는 수전해 장치 전극의 촉매 표면에서 화학적으로 반응해 만들어지는데 이때 수소 기체가 제때 빠져나가지 못하고 기포 형태로 촉매 표면을 덮어버리면 반응이 막혀 문제가 된다.

연구팀은 수소 기체가 빠져나가는 통로인 전극 '다공성 수송층'에 테플론을 발라 문제를 해결했다. 테플론은 원래 프라이팬에 음식이 눌어붙는 것을 방지하기 위해 코팅하는 물질이다.

이 물질을 수송층에 코팅하면 수소가 다공성 구조를 빠르게 통과해 배출되면서 기포가 촉매 표면에 달라붙지 않게 된다.

연구팀은 수송층의 위쪽 절반만 코팅하고, 아래쪽 절반은 코팅하지 않는 전략을 썼다.

이 코팅제가 물을 밀어내는 성질이 있기 때문에 아래쪽까지 모두 코팅하면 수소의 원료가 되는 물 자체의 공급을 막아버리기 때문이다.

연구팀은 이 코팅 다공성 수송층을 적용해 수전해 셀을 실험한 결과, 코팅 없는 셀에 비해 전류 밀도가 40% 증가한 것을 확인했다. 전류 밀도는 단위 시간당 생산량과 비례하는 지표다.

이동욱 교수는 "테플론은 이미 대중화된 물질이라 다루기가 쉽고, 기존 수전해 장치 구조를 그대로 둔 채 표면에 코팅만 더해주면 되는 방식이라 적용이 간편하다"며 "전기화학 장치에서도 응용할 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구 결과는 전기화학 분야 국제 권위지 '어드밴스드 사이언스'(Advanced Science) 온라인판에 이달 8일 공개됐으며, 표지논문으로도 선정돼 정식 출판을 앞두고 있다.