단국대학교 이용걸 교수(화학공학과) 연구팀이 체코과학원 물리학연구소 팀 베르하겐 박사팀과 공동으로 반도체 제조 공정을 활용해 수소 생산 효율을 2배 이상 높이는 전극 촉매 원천기술을 개발했다.

27일 단국대에 따르면 이번 기술은 물 전기분해 수소 생산에 필요한 전극 촉매 성능을 개선한 것이 핵심이다. 기존에는 백금 촉매가 주로 사용됐지만 가격이 높아 대량 적용에 한계가 있었다. 몰리브덴 다이설파이드(MoS₂)는 대체 소재로 주목받아 왔으나 전기 전도성이 낮고 활성 지점이 적다는 문제가 있었다.

연구팀은 분자선 에피택시(MBE) 공정을 적용해 실리콘 기판 위에 금속 몰리브덴과 MoS₂를 원자 단위로 증착해 나노 수준의 균일한 복합 구조를 구현했다. 이를 통해 전기 전도성을 높이고 수소 발생 반응 활성 지점을 확대했다.

새 촉매는 기존 대비 수소 생산 효율이 약 2.3배 향상됐으며 장기 구동에서도 안정성을 유지했다. 반도체 공정과의 호환성을 확보해 웨이퍼 규모 전극 제작과 고성능 수소 생산 시스템으로 확장 가능성을 제시했다.

이용걸 교수는 “구조·전자·촉매 성능 간 인과관계를 규명했다는 점에서 의미가 있다”며 “대량 수소 생산 기반 기술로 활용될 수 있을 것”이라고 밝혔다.

연구 결과는 재료과학 분야 학술지 ‘ACS 나노(ACS Nano)’ 2월 10일자에 게재됐다. 이번 연구는 한국연구재단 중견연구와 한-EU 연구자 교류협력 사업 지원을 받아 수행됐다.