[이데일리 강민구 기자] 살균이나 소독에 쓰는 ‘염소’를 더 싸게 만들 방법이 나왔다.

울산과학기술원(UNIST)은 주상훈·곽상규 에너지화학공학부 교수팀이 염소 생산에 주로 쓰는 전기화학적 방법에 쓸 새로운 촉매를 개발했다고 21일 밝혔다.

새로운 염소발생 촉매의 투과전자현미경 사진과 활성점 모식도.

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현재 쓰이는 염소 발생용 전기화학촉매는 루테늄이나 이리듐 같이 귀금속을 다량 포함한 산화물이라 가격이 높았다. 또 염소 이온 농도가 낮거나 산성도가 중성인 환경에서는 염소만 생산하는 게 아니라 산소까지 발생시켜 염소 생산효율이 낮았다.

이에 연구진은 금속산화물 기반 촉매 특성에 문제가 있다는 것에 착안해 금속산화물이 아닌 다른 형태의 촉매를 개발했다.

개발한 촉매는 백금 원자 하나가 탄소 나노튜브에 고르게 분산된 구조를 갖췄다. 기존 촉매 대비 귀금속 함량이 150배 적어 저렴하다. 염소 발생 효율도 높고, 반응 조건도 덜 까다롭다.

연구진이 실험한 결과, 다양한 전해질 조건에서 기존 촉매 보다 성능이 우수했고, 바닷물처럼 염소 이온을 많이 포함하거나 염소 이온 농도가 낮아도 효율이 높았다.

연구팀은 새로운 촉매 실험에서 얻은 데이터를 이론 계산에 적용해 활성점의 구조와 전기화학적 반응 원리도 알아냈다. 촉매 성능이 좋아진 이유는 활성점과 탄소 나노튜브 지지체 간 구조적 일체성이 증가해 전자의 전달이 원활했기 때문인 것으로 확인했다.

주상훈 교수는 “50년 전 상용화된 귀금속 산화물계 촉매 패러다임을 바꿀 새로운 촉매 개념을 설계했다”며 “전해질 조성에 크게 영향을 받지 않아 향후 중 · 소규모 수처리 장치와 선박평형수 처리에도 활용할 수 있을 것”이라고 말했다.

연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 온라인판에 지난 21일자로 게재됐다.