수전해와 요소산화를 동시에 구동할 수 있는 새로운 셀레늄(Selenium) 기반 촉매가 국내 연구진에 의해 개발됐다.
대구대는 화학교육과 심준호 교수 연구팀이 셀레늄을 활용해 고효율 수소 생산 촉매를 개발했다고 22일 밝혔다.
심 교수와 라자트싱 칼루술링감 박사후연구원이 공동으로 수행한 이번 연구 결과는 미국화학회(ACS)가 발행하는 국제학술지 ‘ACS Applied Energy Materials’(2025년 10월호) 부표지 논문으로 게재됐다.
연구팀은 니켈-몰리브덴 하이드록사이드(NiMo-OH) 전극에 셀레늄을 도입해 전자 이동 통로를 최적화하고 반응 효율을 크게 향상시켰다. 이를 통해 수소 생산 과정이 기존보다 빠르고 안정적으로 진행되며, 에너지 효율도 높아졌다.
새 촉매는 백금(Pt)·이리듐(Ir) 수준의 성능을 보이면서 1.46V의 낮은 전압으로 수소를 생산할 수 있었다.
이는 기존 수전해 방식(1.58V) 대비 약 8%의 전력 절감 효과로, 수소 1㎏ 생산에 필요한 전력이 42.4kWh에서 39.2kWh로 감소한 수치다.
또한 촉매 제작에 사용된 셀레늄은 전극당 0.24g으로, 원가 기준 약 8원(0.006달러)에 불과했다.
심 교수팀은 전기화학 임피던스 분석(EIS)과 반응속도 실험을 통해 셀레늄이 계면 전하밀도를 조절하고 활성화에너지 장벽을 낮춰 구조 손상 없이 장시간 작동 가능한 내구성을 확보했다고 밝혔다.
심 교수는 “셀레늄은 단순한 첨가물이 아니라 전자 이동 경로를 여는 핵심 매개체”라며 “이 연구는 저비용·고효율의 수소 생산과 폐수 정화가 가능한 탄소중립형 촉매 시스템의 시발점”이라고 말했다.
한편, 심 교수팀의 신장우 석사과정생이 참여한 또 다른 연구는 ‘Energy & Fuels(2025년 9월호)’에 부표지 논문으로 실렸다. 해당 연구는 암모니아를 수소 운반체로 활용하는 비귀금속 촉매(Exfoliated CoNiAl-LDH@rGO)를 개발해 48시간 이상 안정적인 수소 생산 성능을 검증했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 이공분야 개인기초연구지원사업(중견연구)으로 지원받아 수행됐다.
경산=최태욱 기자 tasigi72@kukinews.com
