대구대 심준호 교수팀, 셀레늄 기반 친환경 수전해 촉매 개발…수소 생산 효율 8% 향상

대구대 심준호 교수.

대구대학교 화학교육과 심준호 교수 연구팀(나노전기화학연구실, NECL)이 셀레늄(Selenium)을 활용한 수전해 및 요소산화 동시 구동 촉매를 개발해 수소 생산 효율을 8% 향상시켰다. 

이 연구는 미국화학회(ACS) 학술지 ‘ACS Applied Energy Materials(2025년 10월호)’ 부표지 논문으로 게재됐다.  

심 교수팀은 니켈-몰리브덴 하이드록사이드(NiMo−OH) 전극에 셀레늄을 기능화해 전하 전달 효율을 개선하고, 기존 백금(Pt)·이리듐(Ir) 촉매 대비 낮은 전압(1.46V)으로 수소 생산이 가능하도록 했다. 

이는 기존 수전해 방식(1.58V) 대비 약 8%의 전력 절감 효과를 나타내며, 수소 1㎏ 생산 시 필요한 전력을 42.4kWh에서 39.2kWh로 줄였다.  

개발된 촉매는 전극당 셀레늄 0.24g(약 8원)만 사용해 경제성을 확보했으며, 전기화학 임피던스 분석(EIS)을 통해 셀레늄이 계면 전하 밀도 조절 및 활성화 에너지 장벽 감소에 기여함을 입증했다. 또 장시간 연속 운전 시 구조적 안정성이 우수해 상용화 가능성을 높였다.  

심준호 교수는 “셀레늄은 전극 내 전자 이동 경로를 최적화하는 핵심 매개체”라며 “이번 연구는 저비용·고효율 수소 생산과 폐수 정화를 동시에 달성할 수 있는 탄소중립형 촉매 시스템의 초석”이라고 설명했다.  

한편, 동일 연구팀은 암모니아를 수소 운반체로 활용하는 비귀금속 촉매(Exfoliated CoNiAl-LDH@rGO)를 개발해 ‘Energy & Fuels(2025년 9월호)’ 부표지 논문으로 게재하며, 48시간 이상 안정적인 수소 생산 성능을 입증했다.  

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 중견연구 지원을 받아 수행됐다.  

/김락현기자 [e-mail]