한국에너지기술연구원은 김우현 박사 연구팀이 청록수소 생산과 상용화를 앞당길 니켈-코발트 합성 촉매를 개발했다고 21일 밝혔다.

청록수소는 메탄을 열분해해 생산하는 수소로, 생산과정에서 이산화탄소가 발생하지 않아 그린수소와 함께 친환경 청정수소로 분류된다. 청록수소 생산에는 주로 니켈과 철 기반 촉매가 활용되는데, 저온에서는 반응성이 낮아 900도 이상의 고온을 유지해야 해 상용화가 쉽지 않다.

연구팀은 니켈 기반 촉매에 코발트를 첨가, 기존보다 낮은 온도에서도 높은 효율로 수소를 생산할 수 있는 신개념 촉매를 개발했다.

탄소 제품 생산 과정에서 촉매로 활용되는 코발트는 전기적 활성을 강화하고 내구성을 높이는 역할을 한다.

연구팀은 함량 최적화 실험을 통해 니켈과 코발트가 각각 8%, 2% 포함될 때 가장 높은 생산성을 보인다는 것을 확인했다.

개발된 촉매는 600도의 낮은 온도에서도 초기 활성(촉매 반응이 시작된 직후 보이는 활성 상태) 30분 기준으로 기존 촉매보다 50% 이상 높은 생산성을 보였다. 초기 활성 유지 시간도 기존(90분)보다 60% 길어진 150분을 기록했다. 반응 후 촉매 표면에는 고부가가치 탄소 물질인 탄소나노튜브(전기전도도가 높고 기계적 강도가 강한 신소재)가 생성된 모습이 확인됐다.

김우현 박사는 "수소와 동시에 탄소나노튜브 생산도 할 수 있어 생산성은 물론 경제성도 확보할 수 있다"며 "개발한 촉매를 적용해 청록수소 양산을 위한 후속 연구를 진행할 계획"이라고 말했다.