전북대학교 유동진 교수팀(생명과학과·BK21 FOUR 수소에너지융복합기술혁신인재양성사업단)이 물을 전기분해하여 그린수소 생산을 가능케 하는 전극소재 제조 혁신기술을 개발해 세계 학계의 주목을 받고 있다.

전북대는 유동진 교수와 밀란바부포델(Milan Babu Poudel) 박사가 극한 알칼리수와 바닷물을 전기분해하여 수소를 생산할 수 있는 비귀금속 전기촉매를 개발했다고 3일 밝혔다. 이는 일반적으로 귀금속(백금)이 사용되는 고가의 상용촉매의 가격을 획기적으로 낮출 수 있는 방법이다.

이번 연구 결과는 그 우수성이 입증되어 소재분야 세계 최고 권위의 학술지인 『어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)』(IF=29.4, 상위2.2%)의 최신호에 『Mo3Se4-NiSe 코어-쉘 나노와이어 어레이의 한 단계 합성을 통한 알칼리성/해수로부터 저비용 수소생산』(Low-cost hydrogen production from alkaline/seawater over a single step synthesis of Mo3Se4-NiSe core-shell nanowire arrays)라는 제목의 논문으로 게재됐다.

개발된 기술은 단일단계의 ‘in situ 열수공정(hydrothermal process)’에 의해 니켈 위에 구축된 몰리브덴 셀렌화물-니켈 셀렌화물(Mo3Se4-NiSe) 코어-쉘 나노와이어 어레이의 이종구조를 준비하기 위한 새로운 합성경로를 제시했다.

이렇게 합성된 코어-쉘 나노와이어 어레이는 기존에 상용되고 있는 백금-탄소(Pt/C) 촉매에 비해 소재의 생산단가를 낮출 수 있어 그린수소 생산을 위한 유망한 촉매로 기대된다.

특히 이번 연구에서 입증된 새로운 촉매의 설계 개념은 수소의 대량생산을 위한 저가형 NiSe, Mo3Se4 헤테로구조 촉매를 만들 수 있는 획기적인 제조경로를 제시하여 기대감을 높이고 있다.

이 연구의 의미를 ‘전극소재에 대한 패러다임 전환’이라고 밝힌 유동진 교수는 “이번 연구에서 입증된 새로운 촉매 설계 개념은 새로운 연구 방향을 제시하고 광범위한 에너지응용 분야에 사용되는 비귀금속 전이금속 디칼코제나이드(TMDs) 이종구조 촉매 개발로 확장될 수 있을 것”이라며 “이 방법은 기술적·경제적 두 가지 문제를 동시에 해결하기 위한 혁신적인 그린수소 생산 방안을 제시함으로써 탄소중립실현의 가속화에 크게 기여할 것”이라고 말했다.

한편, 유동진 교수는 현재 한국수소및신에너지학회 학술부회장을 맡고 있으며, 교육부가 지원하는 BK21 FOUR(수소에너지융복합기술혁신인재양성사업) 단장을 맡고 있다.

이번 연구는 교육부가 지원하는 한국연구재단(NRF) 기초과학연구사업과 BK21 FOUR사업 및 교육부와 한국연구재단 (NRF)이 지원하는 지역혁신전략사업(RIS)으로 수행됐다.