차세대 반도체·촉매 핵심 위상금속 단결정 합성길 열어

성신여대 청정신소재공학과 한혁진 교수

성신여자대학교 청정신소재공학과 한혁진 교수 공동연구팀이 위상금속인 몰리브덴 인화물(MoP)의 결정면을 정밀하게 제어해 단결정 형태로 합성하는 원천기술을 세계 최초로 규명했다고 밝혔다. 

연구팀은 액체 금속 갈륨(Ga)을 활용한 화학기상증착법(Liquid-Metal-Assisted CVD)을 통해 합성 온도를 정밀하게 제어함으로써 원하는 결정면을 선택적으로 성장시키고 고수율의 단결정 MoP 합성에 성공했다.

또한 결정면에 따라 산소 환원 반응(ORR)을 통한 과산화수소(H₂O₂) 생성 효율이 달라진다는 점을 정량적으로 분석해 결정면 제어의 중요성을 실험적으로 입증했다. 

MoP는 전이금속 인화물 기반의 차세대 고성능 위상금속 소재로 결정면에 따라 전기적·화학적 특성이 크게 달라 촉매, 반도체, 에너지 전환 소자 등 첨단 산업 분야에서 활용 가능성이 크다. 그러나 기존 단결정 합성 기술은 결정면 제어와 대면적 제조에 한계가 있었다. 

이번 성과는 이러한 문제를 극복하고 위상금속 단결정을 정밀하게 설계·제조할 수 있는 새로운 합성 패러다임을 제시했다는 점에서 의미가 크다.

2026 신년 일간스포츠 선정 혁신한국인 파워코리아 대상(신지식인 부문)을 수상한 한혁진 교수는 "액체 금속 기반 CVD가 MoP 단결정을 빠르고 정밀하게 합성할 수 있는 효과적인 방법임을 입증했다"며 "친환경 촉매, 고성능 반도체 소자, 에너지 소재 개발과 소재 자립 경쟁력 확보에 기여할 것"이라고 밝혔다. 

이번 연구는 소재 분야 세계적 학술지 'Advanced Materials'(IF 27.3)에 Inside Front Cover 표지 논문으로 게재됐으며 국내 특허 2건을 출원했다. 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단과 연구개발특구진흥재단의 지원을 받아 수행됐다. 

한편 한 교수는 나노소재 합성 및 차세대 반도체 연구 성과를 인정받아 '제17기(2026) 포스코사이언스펠로'로도 선정됐다.