[서울=뉴시스]박시은 인턴 기자 = 한양대학교 ERICA(에리카)는 에너지바이오학과 김병현 교수와 공동 연구팀이 바닷물로 수소를 만드는 '해수 수전해'의 난제를 해결할 고효율 촉매 설계에 성공했다고 16일 밝혔다.

그린 수소 생산의 핵심인 '수전해'는 물을 전기분해해 수소를 얻는 기술이다. 다만 해수 속 염화이온에 의한 부식과 낮은 반응 효율, 값비싼 귀금속 촉매 사용 등이 상용화의 걸림돌로 지적됐다.

연구진은 이러한 한계를 극복할 소재로 '고엔트로피 합금'에 주목해, 인공지능(AI) '능동 학습'과 '제일원리 계산'을 결합한 지능형 설계 전략을 도입했다.

이를 통해 전체 조합(약 12만2500개)의 단 1.2%에 불과한 1465개의 데이터만 학습하고도 전체 영역의 성능을 높은 정확도로 예측하는 데 성공했다.

아울러 가격 경쟁력과 촉매 활성, 해수 환경 내 선택성을 모두 만족하는 '니켈·구리·팔라듐·은·백금(Ni-Cu-Pd-Ag-Pt)'이 최적으로 배합된 합금 비율을 도출하며 차세대 해수 수전해용 고엔트로피 합금(HEA) 촉매를 설계했다.

특히 개발된 촉매는 비귀금속 함량을 높여 생산 비용을 낮춤과 동시에, 기존 고가 귀금속 촉매를 뛰어넘는 효율을 입증했다.

김병현 교수는 "방대한 탐색 영역에서 단 1.2%의 데이터만으로 최적의 소재를 찾아낸 것은 계산과학의 효율성을 극대화한 사례"라며 "이번 설계 전략은 그린 수소뿐만 아니라 다양한 에너지 장치의 소재 개발에도 혁신적인 가이드라인이 될 것"이라고 밝혔다.

이번 연구는 한국 연구재단 스팀(STEAM) 연구사업과 나노 및 소재기술개발사업의 지원을 받아 고려대 김용주 신소재공학부 교수, 고려대 부설 첨단소재부품개발연구소 김광수 박사, 독일 아헨공대 매튜 J. 볼프(Matthew J. Wolf) 박사와의 국제 공동 연구로 수행됐다.

연구 결과는 화학 공학 분야 국제 학술지 '케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)'에 지난 11일 온라인 게재됐다.


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