수소를 액체에 담아 저장·운송하는 기술의 효율을 떨어뜨리던 촉매 열화 원인이 국내 연구진에 의해 밝혀졌다.포스텍 화학공학과·친환경소재학과 윤창원 교수와 한승목 박사 연구팀은 서울대 한정우 교수팀, 한국과학기술연구원(KIST) 김용민 박사팀과 공동으로 액상유기수소운반체(LOHC)에서 수소를 꺼낼 때 촉매 성능을 떨어뜨리는 부산물의 생성 과정을 규명했다. 연구 결과는 미국화학회 국제학술지 ‘JACS Au’에 게재됐다.LOHC는 수소를 액체 유기물에 저장해 운반한 뒤 필요한 곳에서 다시 꺼내 쓰는 기술이다. 수소를 내놓은 액체에 다시 수소를 채워 반복 사용할 수 있어 장거리 수소 운송 수단으로 주목받고 있다.문제는 수소를 꺼내는 과정에서 백금 촉매 표면에 ‘코크’라고 불리는 탄소 찌꺼기가 쌓여 촉매 성능이 빠르게 떨어진다는 점이다.연구팀은 이 탄소 찌꺼기를 만드는 핵심 부산물인 ‘H0-MF’가 기존에 알려진 것과 다른 과정에서 생긴다는 사실을 확인했다. 지금까지는 수소가 완전히 빠진 물질에서 H0-MF가 만들어지는 것으로 알려졌지만, 실제로는 수소가 빠져나가는 중간 단계에서 별도의 반응을 거쳐 생성됐다.특히 백금 촉매 표면이 평평하지 않고 계단이나 모서리처럼 불규칙한 곳에서 이 부산물이 더 쉽게 만들어졌다. H0-MF는 촉매 표면에 강하게 달라붙어 탄소 찌꺼기를 쌓이게 하고 결국 촉매 성능을 떨어뜨리는 것으로 나타났다.연구팀은 반응 초기 30분 동안 만들어지는 H0-MF의 양을 측정하면 촉매가 얼마나 오래 성능을 유지할지도 가늠할 수 있다고 설명했다. H0-MF가 적게 생기는 촉매일수록 장시간 사용해도 성능 저하가 적었다.윤창원 교수는 “원하지 않는 부산물의 생성을 줄이기 위해 촉매 표면을 어떻게 설계해야 하는지 구체적인 방향을 제시했다”며 “더 오래 사용할 수 있는 수소 추출 촉매 개발과 LOHC 기반 수소 저장·운송 기술의 실용화에 기여할 것으로 기대한다”고 말했다.
;){kind=link}
