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[IT뉴스]그린수소 생산 고성능·고내구성 수전해 소재 개발

온카뱅크관리자

2024-06-03 12:00:13

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        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="zIYHifg21A">
          <figure class="figure_frm origin_fig" dmcf-pid="qtqbsghL1j" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="음이온교환소재를 개발한 이장용 한국화학연구원 책임연구원(왼쪽) 연구팀. 화학연 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202406/03/dongascience/20240603120019551kqel.png" data-org-width="680" dmcf-mid="uxdi1l0CXk" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202406/03/dongascience/20240603120019551kqel.png" width="658"></p>
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            음이온교환소재를 개발한 이장용 한국화학연구원 책임연구원(왼쪽) 연구팀. 화학연 제공
           </figcaption>
          </figure>
          <p dmcf-pid="Bv5taQc65N" dmcf-ptype="general">음이온교환막 수전해 기술은 물을 전기분해해 친환경 수소를 경제적으로 생산할 수 있는 탄소중립 핵심기술 중 하나다. 국내 연구팀이 새로운 음이온교환막 소재를 개발해 세계 최고 수준의 성능과 내구성을 확인했다.</p>
          <p dmcf-pid="bT1FNxkP5a" dmcf-ptype="general"> 한국화학연구원은 이장용 화학소재연구본부 책임연구원·김성준 선임연구원 연구팀이 수전해용 고성능·고내구성 음이온교환막 소재를 개발하고 연구결과를 지난 4월 국제학술지 '에너지&amp;환경과학(Energy &amp; Environmental Science)'에 공개했다고 3일 밝혔다.</p>
          <p dmcf-pid="Kyt3jMEQ1g" dmcf-ptype="general"> 현재 가장 널리 쓰이는 알칼라인 수전해 기술은 설비가 저렴하고 기술 성숙도가 높지만 효율과 생산하는 수소의 순도가 낮다. 성능이 우수하고 고순도 수소를 생산하는 양이온교환막 수전해 기술은 촉매에 값비싼 귀금속이 사용돼 설비 가격이 비싸다.</p>
          <p dmcf-pid="97f8vEYcHo" dmcf-ptype="general"> 음이온교환막 수전해 기술은 촉매가 저렴하면서도 고효율로 고순도 수소를 생산하는 차세대 수전해 기술이다. 전해질막과 전극에 활용되는 소재의 낮은 성능과 내구성이 상용화 과제로 지적됐다. 미국, 캐나다 등 선진국을 중심으로 우수한 소재가 개발됐지만 수입 의존도를 줄이기 위해 국산화가 필요한 상황이다.</p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" dmcf-pid="2z46TDGktL" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="연구팀이 개발한 음이온교환소재를 활용해 수전해 셀을 만드는 개념도. 화학연 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202406/03/dongascience/20240603120020974litn.png" data-org-width="680" dmcf-mid="7NAkqZ9HZc" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202406/03/dongascience/20240603120020974litn.png" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            연구팀이 개발한 음이온교환소재를 활용해 수전해 셀을 만드는 개념도. 화학연 제공
           </figcaption>
          </figure>
          <p dmcf-pid="Vq8PywHE1n" dmcf-ptype="general">연구팀은 튼튼하고 분자구조를 조절하기 용이한 소재인 폴리카바졸(PC)계 소재를 활용해 이온교환소재(HQPC-TMA)를 개발했다. 이장용 책임연구원팀은 지난 2020년 폴리카바졸을 활용해 이온전도도와 화학적 안정성이 높은 소재(QPC-TMA)를 개발했다. 분자량을 더 키우고 정제 과정을 추가해 성능과 내구성을 개선한 것이다. 이온전도도가 높을수록 수소 생산 효율이 높다.</p>
          <p dmcf-pid="fyt3jMEQGi" dmcf-ptype="general"> 연구팀은 HQPC-TMA로 만든 음이온교환막을 금속이 아닌 전극과 결합해 수전해 셀을 만들었다. 보고됐던 가장 튼튼한 수전해 셀보다 같은 조건에서 성능이 10배 느리게 감소했다. 셀 성능도 상용화된 소재보다 20% 이상 높은 이온전도도를 보여 세계 최고 수준이었다.</p>
          <p dmcf-pid="4WF0ARDxYJ" dmcf-ptype="general"> HQPC-TMA 담수와 알칼리 해수에서 수전해 반응을 진행한 경우에도 상용화된 소재와 비교해 2배 이상의 수전해 성능을 보였다. 연구팀은 "앞으로 연구가 필요한 민물과 바닷물을 활용한 수전해의 기술적 가능성도 확인한 것"이라고 설명했다.</p>
          <p dmcf-pid="8Y3pcewMtd" dmcf-ptype="general"> 연구팀이 개발한 소재는 연료전지 등 다양한 전기화학 장치에서 핵심 화학소재로 활용될 수 있어 에너지 분야 신규 시장을 창출하고 선점하는 데 기여할 것으로 기대된다.</p>
          <p dmcf-pid="6VRdZCFO1e" dmcf-ptype="general"> 이영국 화학연 원장은 "음이온교환막 수전해 기술이 상용화까지 이어져 핵심 소재 국산화와 수소 경제 달성에 이바지할 것"이라며 "국내 기업의 글로벌 시장 진입을 통해 일자리 창출에도 기여할 것으로 생각한다"고 밝혔다.<br>  </p>
          <p dmcf-pid="PfeJ5h3IYR" dmcf-ptype="general">[이병구 기자 2bottle9@donga.com]</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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