국립창원대학교 에너지화학공학과는 친환경 그린수소 생산을 위한 니켈-철 셀레늄계 전극 개발에 성공했다고 17일 밝혔다.

이승화 교수팀이 개발한 이 기술은 전기화학적 물 분해를 통한 수소 생산의 핵심 기술로, 생산 과정에서 오염물 배출이 없어 그린 수소라고 불리며 미래 수소 경제 사회의 핵심 요소기술이 될 것으로 전망된다.

산소 발생 반응은 수전해 시스템의 에너지 효율을 좌우하는 핵심 반응으로 고활성 촉매 개발이 필수적이다. 특히 니켈 기반 셀레늄 화합물은 우수한 전기 전도성과 넓은 반응 면적으로 주목받아 왔으나, 반응 중 셀레늄의 용출과 재배열 현상이 촉매 활성에 미치는 영향은 명확히 밝혀지지 않았다.

연구팀은 실시간 라만 분광 분석을 통해 셀레늄-셀레늄 결합 신호와 철 이온 도입에 따른 격자 변화, 그리고 γ-NiOOH 상 전환을 정밀 관찰했다. 그 결과 셀레늄이 단순히 용출되는 것이 아니라 계면에서 잔존·재흡착되며 활성 산소종을 크게 강화한다는 사실을 최초로 규명했다.

이는 전기화학 반응 과정 중 셀레늄이 전극 층에 잔존하면서 산소 발생 반응 성능 향상에 미치는 영향을 실시간 계면 반응 분석 실험과 함께 처음으로 입증한 결과다. 이 효과는 전극 스케일-업 및 단일전지 평가에서도 우수한 성능으로 확인됐다.

국립창원대 이승화 교수 연구실은 in situ 분석 기법 기반의 수전해 촉매 연구를 활발히 수행하고 있다. 이번 연구는 장영은 석사과정생이 제1저자로 연구를 주도해 국제 저명 학술지 Chemical Engineering Journal에 게재됐다.

이 연구는 과학기술정보통신부 기초연구사업 기본 연구와 국립창원대 강사-대학원생-교원 간 융합 연구 지원사업의 지원을 받아 수행됐다.