한국과학기술연구원(KIST)과 서울대학교 공동 연구팀이 그린수소 생산 핵심인 수전해 전극의 이리듐 사용량을 10분의 1 이하로 줄이는 기술을 개발하였다. 이 기술은 이리듐 나노튜브 그물망 구조를 활용하여 기존 전극 대비 350마이크로그램(㎍) 이상 필요하던 이리듐을 31.3㎍만으로 동일 성능을 구현한다. 이는 그린수소 상용화의 주요 걸림돌인 희귀 금속 의존도를 획기적으로 낮추는 성과로 평가한다.

한국과학기술연구원(KIST)과 서울대학교 공동 연구팀은 그린수소 생산의 핵심 공정인 수전해 과정에서 필수적인 귀금속 이리듐의 사용량을 기존 대비 10분의 1 이하로 대폭 감축하는 혁신적인 전극 기술을 개발하였다. 이 성과는 이리듐 나노튜브를 그물망 형태로 배치하는 방식으로 구현되었으며, 1제곱센티미터(㎠)당 350마이크로그램(㎍) 이상 필요하던 이리듐을 31.3㎍만으로도 동일한 수준의 수소 생산 성능을 달성한다. 이는 전 세계적으로 그린수소 경제로의 전환을 가속화하는 데 있어 중요한 기술적 진전으로 평가받는다.

그린수소는 물을 전기분해하여 생산되는 친환경 에너지원으로, 탄소중립 사회로의 이행에 필수적인 요소로 지목된다. 그러나 수전해 전극에 사용되는 이리듐은 백금보다도 희귀하고 비싼 귀금속으로, 전 세계 연간 생산량이 수십 톤에 불과하여 그린수소의 경제성 확보와 대규모 상용화에 심각한 장애물로 작용해 왔다. 이리듐 가격의 변동성은 그린수소 산업의 안정적인 성장을 저해하는 주요 위험 요소 중 하나이다.

연구팀은 기존 전극이 이리듐을 작은 알갱이 형태로 분산시켜 사용하던 방식의 비효율성에 주목하였다. 은 나노와이어에 이리듐을 얇게 코팅한 후 내부의 은을 화학적으로 제거하여 속이 빈 이리듐 나노튜브를 형성하고, 이를 다시 그물망 형태로 연결하는 독창적인 방법을 고안하였다. 이 구조는 이리듐의 표면적을 극대화하여 촉매 효율을 높이는 동시에 사용량을 최소화한다.

개발된 이리듐 나노튜브 전극은 단순한 이리듐 사용량 절감에 그치지 않고 장기 안정성까지 확보하였다. 40일간 진행된 장기 구동 시험 결과, 30일 구동 후에도 초기 성능 대비 98.3% 수준의 높은 성능을 유지하는 것으로 나타났다. 이는 실제 산업 현장에서 요구되는 내구성과 신뢰성을 충족시키는 중요한 지표로 작용한다.

박현서 KIST 책임연구원은 "적은 양의 이리듐으로도 높은 성능을 내는 것을 넘어, 실제 장기 구동에 필요한 구조적 조건까지 정량적으로 제시했다는 점에서 의미가 있다"며 "적은 귀금속을 쓰는 수전해 전극의 상용화 설계 기준으로 활용될 것으로 기대한다"고 밝혔다. 이는 이번 기술이 실험실 수준을 넘어 실제 산업 적용 가능성을 높이는 데 기여함을 시사한다.

일각에서는 이번 기술 개발에도 불구하고 이리듐 자체의 희소성 문제가 완전히 해결된 것은 아니라는 지적도 나온다. 여전히 일정량의 이리듐이 필요하며, 대량 생산을 위한 공정 최적화와 규모의 경제 달성에는 추가적인 연구와 투자가 요구된다는 비판적 시각도 존재한다. 또한, 이리듐 대체 소재 개발 연구도 지속되어야 한다는 목소리가 높다.

이번 연구 성과는 지난 3월 31일 국제학술지 '응용 촉매 B: 환경 및 에너지'에 게재되며 학술적 가치를 인정받았다. 향후 이 기술이 상용화 단계에 진입할 경우 그린수소 생산 단가를 낮추고 수소 경제 전환을 가속화하는 데 핵심적인 역할을 수행할 것으로 전망한다. 관련 기업들은 이 기술을 기반으로 한 차세대 수전해 시스템 개발에 박차를 가할 것으로 예상한다.