단국대, 반도체 공정으로 수소 생산 효율 2.3배 높였다

[아이뉴스24 정다운 기자] 반도체 제조 공정을 적용해 수소 생산 효율을 두 배 이상 끌어올린 전극 촉매 기술이 개발됐다. 값비싼 백금을 대체할 수 있는 차세대 수소 생산 기반 기술로 평가될 것으로 보인다.

단국대 이용걸 교수(화학공학과) 연구팀은 체코과학원 물리학연구소 팀 베르하겐 박사팀과 공동으로 고성능 전극 촉매 원천기술을 개발했다고 26일 밝혔다. 물을 전기분해해 수소를 만드는 과정의 핵심 부품인 촉매 성능을 크게 높인 것이 핵심이다.

기존에는 백금 촉매가 주로 쓰였지만 가격 부담이 컸다. 대체 소재로 주목받아온 몰리브덴 다이설파이드(MoS₂)는 전기 전도성이 낮고 반응이 일어나는 활성 지점이 적다는 한계가 있었다.

연구팀은 반도체 공정인 분자선 에피택시(MBE)를 도입해 실리콘 기판 위에 금속 몰리브덴(Mo)과 MoS₂를 원자 단위로 증착했다. 이를 통해 나노 수준의 균일한 복합구조를 구현했고 전도성과 활성 지점을 동시에 늘렸다.

새 촉매는 기존 대비 수소 생산 효율이 약 2.3배 향상됐고 장시간 구동에서도 안정성을 유지했다. 반도체 공정과의 호환성을 확보해 웨이퍼 규모 전극 제작으로 확장할 가능성도 확인했다.

이 교수는 “기존 공정으로는 규명하기 어려웠던 구조·전자·촉매 성능의 상관관계를 밝혀낸 데 의미가 있다”며 “수소에너지 대량 생산 기반 구축에 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.

연구 결과는 재료과학 분야 국제 학술지 'ACS Nano'(JCR 상위 6%) 2월 10일자에 실렸다. 한국연구재단 중견연구 사업과 한·EU 연구자 교류협력 사업의 지원을 받아 수행됐다.