온실가스를 수소로 바꾸는 물질 '업그레이드'

새롭게 기술개발한 철-니켈 나노합금. 울산과학기술원 제공

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 '온실가스의 주범' 메탄가스와 이산화탄소를 수소와 일산화탄소로 바꿔주는 물질을 업그레이드했다. 연구진이 이 물질을 이용한 결과 400시간이 넘도록 안정적으로 수소를 만들었다고 설명했다.

울산과학기술원(UNIST)은 에너지화학공학과 김건태 교수팀이 새로운 촉매의 성능과 안정성을 강화하는 기술을 개발했다고 8일 밝혔다.

지금까지 메탄과 이산화탄소로 수소와 일산화탄소를 만들때 니켈 금속을 섞은 복합물질을 이용했다. 이 복합물질은 고온에서 여러번 사용할 경우 서로 뭉치거나 표면에 탄소가 쌓여 성능이 떨어지고 수명이 짧았다.

연구진은 변환 반응이 더 잘 일어나도록 촉매 겉표면에 철을 얇게 입혀 문제를 해결했다. 니켈은 복합물질 밖으로 나가려는 성질이 강하고 철은 들어가려는 성질이 강해 두 물질이 자리를 바꾸게 되는 원리다.

울산과학기술원 에너지화학공학과 연구진(왼쪽부터 성아림 연구원, 김건태 교수, 주상욱 연구원). 울산과학기술원 제공

실험결과 새롭게 올라온 니켈 때문에 입자간 뭉침이나 표면에 탄소가 쌓이는 것을 막았다. 또 밖으로 나온 니켈이 철과 결합해 반응성이 더 좋아졌다.

성아림 석·박사통합과정 연구원은 "철을 20회 반복해 얇게 입혔을 때 물질 단위 면적(가로·세로 1000분의 1㎜)당 약 400개가 넘는 나노 입자(철-니켈 합금)가 생겨 촉매 반응성이 높아졌다"고 설명했다.

연구진에 따르면 이렇게 만든 물질을 사용한 결과 메탄변환 성능은 700℃에서 70% 이상의 높은 변환효율을 보였고, 안정성도 400시간 이상을 유지했다.

김교수는 "이번에 개발된 물질은 기존 촉매보다 변환 효율이 2배 이상 뛰어난 것으로 다양한 에너지 변환 기술 분야에 쓰일 것"이라고 기대했다.

연구결과는 세계적 과학저널 사이언스의 자매지인 '사이언스 어드밴시스' 8월 26일 온라인판에 게재됐다.

[e-mail] 김만기 기자