KPI뉴스 - UNIST "프라이팬 코팅제 발랐더니 수소 생산 성능 크게 향상"

  • 구름많음광주27.3℃
  • 맑음강화29.4℃
  • 맑음인천29.9℃
  • 맑음부여26.4℃
  • 흐림거창22.1℃
  • 구름많음대전25.3℃
  • 흐림함양군23.2℃
  • 구름많음밀양25.6℃
  • 맑음파주30.3℃
  • 흐림완도23.8℃
  • 구름많음울진20.9℃
  • 구름많음의성23.5℃
  • 맑음천안25.8℃
  • 맑음북춘천28.7℃
  • 흐림합천24.0℃
  • 맑음충주28.0℃
  • 맑음수원28.5℃
  • 흐림제주22.5℃
  • 흐림보성군24.3℃
  • 구름많음문경24.2℃
  • 흐림경주시19.5℃
  • 흐림장흥23.4℃
  • 맑음청주27.4℃
  • 맑음동해21.6℃
  • 맑음보령28.4℃
  • 맑음원주29.5℃
  • 맑음영주24.4℃
  • 구름많음금산24.1℃
  • 맑음제천26.3℃
  • 맑음서산28.0℃
  • 맑음서울29.5℃
  • 맑음서청주24.9℃
  • 구름많음남원25.2℃
  • 흐림추풍령21.2℃
  • 맑음봉화23.0℃
  • 흐림울릉도19.6℃
  • 맑음홍천29.2℃
  • 흐림양산시22.5℃
  • 흐림영천20.6℃
  • 구름많음고창군25.9℃
  • 흐림영덕19.6℃
  • 구름많음보은23.2℃
  • 구름많음군산27.4℃
  • 흐림성산21.5℃
  • 맑음이천29.4℃
  • 구름많음고창26.7℃
  • 비서귀포20.0℃
  • 맑음백령도23.9℃
  • 흐림남해23.8℃
  • 구름많음안동23.3℃
  • 맑음대관령17.9℃
  • 맑음강릉21.8℃
  • 맑음양평28.7℃
  • 맑음인제26.2℃
  • 흐림대구22.0℃
  • 흐림고산22.6℃
  • 흐림울산19.5℃
  • 구름많음순창군25.5℃
  • 맑음동두천30.2℃
  • 흐림거제21.8℃
  • 구름많음전주26.7℃
  • 흐림산청22.9℃
  • 맑음철원30.2℃
  • 구름많음여수22.3℃
  • 구름많음영광군26.7℃
  • 흐림김해시23.4℃
  • 맑음목포25.1℃
  • 흐림북부산22.4℃
  • 흐림고흥22.9℃
  • 맑음영월28.2℃
  • 흐림진주24.2℃
  • 구름많음임실24.0℃
  • 맑음정선군24.0℃
  • 흐림창원23.6℃
  • 맑음속초22.2℃
  • 맑음춘천28.6℃
  • 흐림해남23.8℃
  • 구름많음의령군25.2℃
  • 맑음세종25.2℃
  • 흐림광양시24.0℃
  • 흐림청송군21.7℃
  • 흐림부산22.6℃
  • 흐림북창원23.8℃
  • 흐림강진군24.3℃
  • 흐림포항20.7℃
  • 구름많음흑산도22.9℃
  • 맑음태백20.2℃
  • 맑음홍성26.7℃
  • 흐림장수21.3℃
  • 흐림상주24.8℃
  • 구름많음정읍25.7℃
  • 흐림진도군23.4℃
  • 흐림구미24.2℃
  • 맑음북강릉20.9℃
  • 흐림순천23.6℃
  • 흐림통영21.8℃
  • 맑음부안27.1℃

UNIST "프라이팬 코팅제 발랐더니 수소 생산 성능 크게 향상"

최재호 기자
기사승인 : 2025-11-24 09:04:37
류정기·이동욱 교수팀, 수소 생산 성능 1.4배 높인 전극 코팅기술 개발

프라이팬 코팅제를 그린수소 생산 장치의 부품에 발라 생산 성능을 1.4배 높인 기술이 울산과학기술원 연구팀에 의해 개발됐다. 코팅제가 수소 기포 부착을 막아 생산된 수소가 원활하게 배출되는 원리다.

 

▲ 왼쪽부터 이동욱·류정기 교수, 강윤석·이승현 연구원(제1저자) [울산과학기술원 제공]

 

UNIST(유니스트)는 에너지화학과 이동욱·류정기 교수팀이 수전해 장치의 주요 부품인 '다공성 수송층(PTL)'에 테플론(PTFE)을 코팅해 수소 생산 성능을 40% 높였다고 24일 밝혔다.


수전해 장치는 물과 전기로 그린 수소를 생산하는 장치다. 수소는 이 장치 전극의 촉매 표면에서 화학 반응해 만들어진다. 이때 수소 기체가 제때 빠져나가지 못하고 기포 형태로 촉매 표면을 덮어버리면 반응이 막힌다. 생산 반응이 일어나는 촉매 표면적이 줄어들기 때문이다.


연구팀은 수소 기체가 빠져나가는 통로인 전극 '다공성 수송층'에 테플론을 발라 문제를 해결했다. 테플론은 원래 프라이팬의 음식 눌어붙음을 방지하기 위해 코팅하는 물질이다. 이 물질을 수송층에 코팅하면 수소가 다공성 구조를 빠르게 통과해 배출되면서 기포가 촉매 표면에 달라붙지 않게 된다.


또 원료 공급을 막지 않기 위해서 수송층 아래쪽 절반은 코팅하지 않는 전략을 썼다. 수송층은 생산물인 수소가 빠져나가는 통로인 동시에 원료인 물을 촉매로 공급하는 역할을 하는데, 이 코팅제의 경우 물을 밀어내는 성질이 있기 때문이다. 수송층의 위쪽 절반만 코팅하면 가벼운 기체인 수소는 코팅이 된 위쪽으로 흘러나가고 원료는 여전히 아래쪽으로 잘 공급될 수 있다.


실제 이 코팅 다공성 수송층을 적용한 수전해 셀의 경우, 코팅 없는 셀에 비해 전류 밀도가 40% 증가했다. 전류 밀도는 단위 시간 당 생산량과 비례하는 지표다. 또 수소 기체가 통로를 막아 발생하는 전압 상승도 완화됐다.


코팅 과정도 간편해 상용화도 유리하다. 별도의 나노 가공이나 복잡한 공정 없이 액체 상태 코팅제를 분사해 열처리만 하면 된다. 연구팀은 225㎠ 넓이의 대면적 수송층도 실제로 제작했다.
 

류정기 교수는 "수전해에서는 다공성 수송층의 친수성이 강할수록 원료인 물 공급이 잘 돼 효율이 높다고 알려져 왔지만, 소수성 물질인 코팅제를 잘 활용하면 오히려 수소 생산이 잘 이뤄질 수 있다는 점을 확인했다"고 말했다.


이동욱 교수는 "테플론은 이미 대중화된 물질이라 다루기가 쉽고, 기존 수전해 장치 구조를 그대로 둔 채 표면에 코팅만 더해주면 되는 방식이라 적용이 간편하다"며 "이번 기술은 수전해 장치 외에도 기체가 화학 반응에 관여하는 연료전지나 금속-공기전지 같은 전기화학 장치에서도 응용할 수 있을 것"이라고 말했다.


UNIST 에너지화학공학과 강윤석·이승현 연구원이 주도한 이번 연구의 결과는 전기화학 분야의 국제 권위지 어드밴스드 사이언스(Advanced Science)에 11월 8일자로 온라인 공개됐으며, 표지논문으로도 선정돼 정식 출판을 앞두고 있다.

 

▲ 기존 수소 생산 시스템의 전극(좌)과 코팅층이 적용된 전극의 구조(우) 

 

KPI뉴스 / 최재호 기자 choijh1992@kpinews.kr  

[저작권자ⓒ KPI뉴스. 무단전재-재배포 금지]