대구대, 전기화학적 암모니아 합성·물분해 원천 기술 개발

대구대학교(총장 박순진)는 심준호 화학교육과 교수 연구팀이 전기화학 에너지 촉매 기술을 개발, 관련 3편의 논문이 국제 저명 저널에 잇따라 실렸다고 13일 밝혔다.

심 교수 연구논문은 지난 한 달간 국제 저명 저널인 '켐캣켐(ChemCatChem)', '머티리얼즈 어드벤서스(Materials Advances)', '에이씨에스 어플라이드 에너지 머티리얼즈(ACS Applied Energy Materials)'의 표지를 잇따라 장식했다.

이번 연구 성과는 ▲전이금속 기반 촉매의 전자 구조 정밀 제어 ▲비귀금속 고효율 촉매 설계 ▲전기화학 반응 경로의 메카니즘 규명 등의 과학적 시도를 통해, 탄소중립 시대가 요구하는 핵심 에너지 기술 전환의 방향성을 제시한 것으로 평가된다.

독일 'Wiley-VCH'와 유럽화학회연합(Chemistry Europe)이 공동 운영하는 촉매화학 분야 저널 'ChemCatChem'은 몰리브데넘-철(MoFe) 나노구조 촉매를 탄소 천 전극에 적용한 전기화학적 암모니아 합성 연구를 높은 기술성과 지속 가능성을 인정해 표지 논문으로 선정했다.

각 논문의 주저자와 연구 책임교수(왼쪽부터 정소진·권신영 씨 ,칼루술링감 씨 ,심준호 교수)

이 연구는 기존의 고온·고압 기반 하버-보슈(Haber-Bosch) 공정보다 낮은 전기화학적 조건에서 높은 암모니아 수율과 패러데이 효율(선택적 암모니아 생산 효율)을 달성했으며, 수소 발생 반응(HER)을 억제한 점에서 산업 응용 가능성이 높게 평가된다.

이어, 영국왕립화학회(RSC)가 발간하는 소재화학 및 나노기술 저널 'Materials Advances'에는 친환경 아미노산 기반 수열 공정을 통해 코발트-알루미늄(CoAl) 층상 이중 수산화물(LDH)을 단일 단계에서 합성한 연구가 표지 논문으로 소개됐다.

해당 촉매는 물 기반 환경에서도 구조적 안정성을 유지하며, 물 분해를 통한 산소 발생 반응에서 높은 전기화학적 성능을 입증해 향후 에너지 저장소자, 흡착제 등 다양한 응용 분야로의 확장이 기대된다.

각 저널 표지 이미지(왼쪽부터 ChemCatChem, Materials Advances, ACS AppliedEnergy Materials)

또 미국화학회(ACS)가 발간하는 에너지 소재 및 전기화학 응용 전문 저널 'ACS Applied Energy Materials'은 황화물을 도핑한 니페(NiFe) 기반 수소 발생 촉매(hNiFe-S) 개발 연구를 표지 논문으로 실었다.

이 촉매는 기존 귀금속 촉매보다 낮은 과전압 조건에서도 빠른 수소 생산이 가능하며, 장시간 안정성을 유지하는 등 수소 기반 친환경 에너지 기술의 상용화 가능성을 크게 향상시켰다.

심준호 교수는 “이번 성과는 탄소중립 실현의 핵심인 암모니아 합성과 물 분해 분야에서 국내 연구진의 높은 기술력을 보여주는 사례이다”면서 “국제 학계에 우리나라의 원천 기술 경쟁력을 널리 알릴 수 있는 기회가 됐다”고 말했다.

한편, 이번 연구들은 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 주관하는 이공분야 개인기초연구지원사업(중견연구, 유형 I) 및 산학협동재단 매칭펀드 연구과제의 지원을 받아 수행됐다.

대구=정재훈 기자 jhoon@etnews.com