GIST, 수소 생산 메커니즘 규명…에너지 산업 전반 파급 효과

에너지 손실 없는 연속 전자 전달 구현

서준혁 교수, 이주은 석·박 통합과정 학생, 허동욱 GIFT 학·석·박 통합과정 학생(왼쪽부터)(지스트 제공, 재판매 및 DB 금지)

(광주=뉴스1) 조영석 기자 = 탄소중립 실현을 위해 화석 연료를 대체할 친환경 에너지 저장 수단으로 수소(H2)의 중요성이 커지면서 이를 효율적으로 생산할 수 있는 기술과 촉매 개발에 대한 관심이 높아지고 있다.

광주과학기술원(GIST)은 화학과 서준혁 교수 연구팀이 철 (Fe) 기반 화합물 촉매에서 전자스핀 간 상호작용을 정밀하게 조절, 전자 이동이 더욱 빠르고 효율적으로 일어나는 수소 생산 반응 메커니즘을 규명했다고 22일 밝혔다.

이번 연구 성과는 고성능 수소 촉매 개발은 물론, 생체모방 에너지 전환 기술과 지속 가능한 연료 생산에도 폭넓게 활용될 수 있다.

자연계에서 수소를 생성하는 효소인 '하이드로제네이스(Hydrogenase)'는 두 개의 철 원자가 결합한 구조를 통해 전자를 연속으로 전달한다. 하지만 지금까지 인공적으로 모사한 구조에서는 이러한 고효율 전자 전달이 잘 재현되지 않았다.

이번 연구는 하나의 철 원자만으로도 자연계 효소와 유사한 방식의 연속 전자 전달이 가능함을 실험적으로 입증했다는 점에서 주목된다.

서준혁 교수는 "이번 연구는 전자스핀 조절을 통해 전자 이동의 효율을 높일 수 있다는 점을 입증한 기초과학적 성과"라며 "수소 생산뿐만 아니라 연료전지, 전기화학 기반 이산화탄소 전환 등 다양한 에너지 전환 기술에 적용될 수 있는 중요한 기반이 될 것"이라고 설명했다.

서 교수가 지도하고 이주은 박사과정생과 허동욱 박사과정생이 주저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제학술지 'JACS, Journal of the American Chemical Society'에 지난 4월 23일 온라인 게재됐다.

kanjoys@news1.kr