인하대학교 연구진이 차세대 에너지 저장장치로 주목받는 아연·공기 전지의 성능을 높일 수 있는 고엔트로피 합금 전기촉매 소재를 개발했다.

8일 인하대는 화학과 박성진 교수 연구팀이 성균관대 이상욱 교수 연구팀과 공동으로 아연·공기 전지 공기 전극에 적용 가능한 고엔트로피 합금 전기촉매를 개발했다. 연구 성과는 국제 학술지 ‘Small’ 2026년 1월호에 게재됐다.

아연·공기 전지는 에너지 밀도가 높고 발화 위험이 낮으며, 친환경성이 뛰어나 기존 리튬이온전지를 대체할 차세대 전지로 평가받고 있다. 다만 공기 전극에서 산소발생반응과 산소환원반응이 동시에 효율적으로 일어나야 해, 이를 안정적으로 구현할 수 있는 전기촉매 개발이 핵심 과제로 지적돼 왔다.

연구팀은 다섯 가지 이상의 금속 원소가 원자 수준에서 균일하게 섞이는 고엔트로피 합금 소재에 주목했다. 이번 연구에서 개발된 합금 촉매는 백금·철·구리·니켈 등 여러 금속 성분이 결합된 구조로, 열역학적 특성에 의해 균일한 활성 구조를 형성한다는 특징을 갖는다.

실험 결과, 해당 고엔트로피 합금은 산소발생반응과 산소환원반응 모두에서 촉매로 작용하는 이기능 촉매 성능을 보였다. 특히 니켈 기반 화학종이 두 반응 모두에서 주요 활성점으로 기여한다는 점이 규명됐다.

연구팀은 이 촉매를 공기 전극에 적용해 높은 출력 밀도와 비용량, 우수한 내구성을 갖춘 아연·공기 전지를 구현하는 데 성공했다. 기존 금속 기반 촉매 대비 성능과 안정성 측면에서 개선 효과가 확인됐다는 설명이다.

박성진 교수는 “이번 연구는 아연·공기 전지의 핵심 한계로 꼽혀온 공기 전극 촉매 문제를 고엔트로피 합금이라는 새로운 소재 접근으로 해결한 사례”라며 “차세대 전지뿐 아니라 다양한 에너지 전환·저장 시스템으로 응용 가능성을 넓힌 성과”라고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 중견후속연구와 기초연구실 사업의 지원을 받아 수행됐다.