국립창원대학교는 에너지화학공학과 이승화 교수팀이 친환경 그린수소 생산을 위한 '니켈(Ni)-철(Fe) 셀레늄계(Se) 전극' 개발에 성공했다고 17일 밝혔다.
전기화학적 물 분해(수전해) 방식은 수소 생산 과정 중 오염물 배출이 없기 때문에 그린수소라고 불리며 미래 수소 경제 사회의 핵심 요소기술이 될 것으로 기대를 모은다.
산소 발생 반응은 수전해 시스템의 에너지 효율을 좌우하는 핵심 반응으로 고활성 촉매 개발이 필수적이다. 특히 Ni 기반 Se 화합물은 우수한 전기전도성과 넓은 반응 면적으로 주목받지만 반응 중 Se 용출과 재배열 현상이 촉매 활성에 미치는 영향이 명확히 밝혀지지 않은 상태다.
연구팀은 실시간 리만 분광 분석을 통해 Se-Se 결합 신호와 Fe³⁺ 도입에 따른 격자 변화, γ-NiOOH 상 전환을 정밀 관찰했다. 그 결과, Se가 단순히 용출되는 것이 아니라 계면에서 잔존·재흡착되며 활성 산소종을 크게 강화한다는 사실을 최초로 규명했다.
이 연구는 전기화학반응 과정 중 Se가 전극 층에 잔존 하게 되면서 산소 발생 반응 성능 향상에 미치는 영향을 실시간 계면 반응 분석 실험과 함께 처음으로 입증한 결과다. 효과는 전극 스케일-업 및 단일전지 평가에서도 우수한 성능으로 확인됐다.
연구는 과학기술정보통신부 기초연구사업 기본연구와 국립창원대 '강사-대학원생-교원 간 융합연구 지원사업' 지원을 받아 수행됐다. 장영은 석사과정생이 제1저자로 연구를 주도해 국제저명학술지 '케미컬 엔지니어링 저널'에 게재됐다.
창원=노동균 기자 defrost@etnews.com
