국민대·서울대 공동연구, 클로로 알칼리 공정용 고성능 액체 확산 전극 기술 개발

(왼쪽부터)서울대 김진영 교수, 국민대 이찬우 교수, 임현우 박사과정. 사진 국민대 *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스]허서우 인턴 기자 = 국민대는 응용화학부 이찬우 교수 연구팀과 서울대 재료공학부 김진영 교수 연구팀(임현우 박사과정)이 클로로 알칼리 산업(Chlor-Alkali Industry)에 활용될 수 있는 세계 최고 수준의 성능과 높은 전류밀도에서 우수한 안정성을 보인 촉매 전극을 개발했다고 9일 밝혔다.
 
클로로 알칼리 공정은 염수를 이용하여 전기분해 반응을 통해 염소, 수산화나트륨 및 수소를 생산하는 반응이다. 생성된 염소는 플라스틱과 여러 폴리머의 주원료로써 사용될 뿐만 아니라 폐수 및 오수의 정화작용에도 활용되며 매년 약 8800만 톤의 염소 기체가 생성된다.
 
클로로 알칼리 공정에서 사용되고 있는 상용 촉매 전극은 Dimensionally Stable Anode (DSA)로 타 촉매 전극들과 비교했을 때 상대적으로 높은 내구성과 촉매 활성을 보여주지만, 상당량의 귀금속이 투입돼야 해서 전극 제조에 큰 비용이 요구된다. 게다가, 전류 밀도가 높아짐에 따라 요구되는 전압이 급격하게 증가해 실제 산업 조건에서 전기 에너지 소모가 크다는 근본적인 문제점을 갖고 있다.
 
국민대와 서울대 공동 연구팀은 문제점을 해결하기 위해 티타늄 발포체 기판의 표면에 과산화수소를 이용해 얇은 티타늄 산화층을 형성하고, 그 층에 니오비움(Niobium, Nb)이라는 전이 금속을 소량 도핑했다. 그리고 그 위에 1~2nm(나노미터) 크기의 루테늄 산화물 나노입자를 고르게 증착했으며, 최종적으로 저온 열처리를 통해 원자 단위의 열확산을 가능하게 만들어 코어-쉘 구조를 갖는 신규 전기 촉매 전극을 개발했다.

국민대 이찬우 교수는 "염소 생산 전극의 핵심 소재 기술은 염소 생산 반응 이외에도 다양한 촉매 반응에 응용될 수 있는 원천 기술이 될 것"이라고 밝혔다.


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