제주대학교 화학‧코스메틱스학과 박경순 교수 연구팀은 영남대, 이화여대와의 협업을 통해 초음파를 활용한 전기화학적 증착 공정을 통해 전이금속 기반 고효율 촉매개발에 성공했다고 20일 밝혔다.

이번 연구는 친환경 그린수소 생산의 핵심 과정인 수전해 반응에서 높은 에너지 장벽을 극복하기 위해 초음파를 활용, 촉매의 나노구조 형성과 전하 전달 효율을 극대화한 것이 특징이다. 특히 메탄올 산화 반응(MOR)을 도입해 기존 수전해 과정에서 높은 과전압의 원인이었던 산소발생반응(OER)을 대체함으로써 전체 수전해 효율을 크게 향상시킬 수 있음을 입증했다.

박 교수팀은 전이금속 코발트 인산화물(CoP) 기반 촉매를 초음파 기반 전기화학 증착법으로 합성했으며, 이를 통해 △촉매 표면적 극대화 △전하 이동 향상 △내구성 증진 효과를 확인했다. 최적화된 촉매(CoP-39)는 수소발생반응(HER)과 산소발생반응(OER), 메탄올 산화반응(MOR) 모두에서 뛰어난 활성을 보였고, MOR을 함께 적용한 하이브리드 전해조 구동 시 1.47 V의 낮은 전압에서도 수소 생산이 가능함을 보여줬다.

박경순 교수는 “이번 연구는 해수 전해 및 저비용 수소 생산을 위한 촉매 개발에 새로운 가능성을 제시했다”며 “향후 제주대의 연구 역량을 바탕으로 차세대 친환경 수소 기술의 상용화에 기여하겠다”고 밝혔다.

본 연구는 제주대 화학과 석사과정 김지현 학생이 제1저자로 주도적으로 수행했으며, 제주대 기초과학연구소와 한국연구재단 개인연구과제의 지원을 받아 진행됐다. 이번 성과는 그린수소 분야에서 국제적으로 권위 있는 학술지인 International Journal of Hydrogen Energy (165권)에 게재 및 특허출원을 통해 학문적 우수성을 인정받았다.