국민대학교(총장 임홍재)는 이찬우 응용화학부 교수 연구팀과 김진영 서울대학교 재료공학부 교수 연구팀(임현우 박사과정)이 염소 발생 반응 분야 핵심 난제인 높은 귀금속 함량과 부식에 의한 내구성 문제를 극복할 수 있는 새로운 전기 촉매를 개발했다고 20일 밝혔다.

염소 발생 반응은 바닷물과 같이 염화 이온이 포함돼 있는 수용액으로부터 전기화학적 산화 반응을 통해 염소 가스 및 활성 염소를 생산해내는 반응이다. 생성된 활성 염소 화학종은 표백 및 살균 효과를 이용해 선박 평형수 등 물을 정화하고 처리하는데 활용될 수 있으며, 수산화나트륨 및 수소 기체와 함께 매년 약 8800만 톤 가량의 염소 기체를 생산해 낼 수 있기 때문에 산업적, 경제적으로 가치가 높은 기술이다.

국민대 연구팀은 티타늄 산화물에 니오비움 (Niobium, Nb)이라는 전이 금속을 소량 도핑하고, 그 위에 1-2 nm 크기의 루테늄 산화물 나노입자를 고르게 증착했으며, 최종적으로 저온 열처리를 통해 루테늄의 함량은 원자 백분율 기준 1%까지 낮추면서도 촉매 성능은 월등하게 향상된 신규 조성의 전기 촉매를 개발했다. 상용 DSA 전극의 91%를 능가하는 높은 전류 효율을 나타낼 수 있는 것이 특징이다.

이찬우 교수는 "본 연구결과가 물 전기분해 및 염소 생산 반응을 비롯한 다양한 산화 반응에서 전극 촉매 소재의 내구성을 향상시킬 수 있는 핵심 전략으로 응용될 수 있을 것"이라며 "실제 산업에 활용되기 위해서 가장 중요한 성능 지표가 내구성인 만큼 높은 경제적 가치를 지닌 원천 기술이 될 것으로 기대한다"고 밝혔다.

한편, 이번 연구 결과는 촉매 분야 저명학술지인 ACS 카탈리시스(ACS Catalysis, IF 13.084, JCR 분야 상위 8.95%) 최신호에 게재됐다.