단국대 연구팀, 수소 생산성 높이는 ‘친환경 비귀금속 촉매’ 개발

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이종익 기자

수정 2026-08-19 10:26

입력 2026-08-19 10:26

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세줄 요약

니켈·코발트·철 비귀금속 촉매 개발
계층형 다공성 활성층으로 성능·내구성 향상
재생에너지 기반 수소 생산 활용 기대

단국대학교는 화학공학과 이용걸 교수 연구팀이 니켈(Ni)·코발트(Co)·철(Fe) 등 비귀금속을 활용해 높은 활성과 내구성으로 수소 생산성을 높이는 수전해 전극 촉매를 개발했다고 19일 밝혔다.

수전해는 전기로 물을 분해해 수소를 생산하는 친환경 기술이다. 산소 발생 반응(OER)은 많은 에너지가 필요한 만큼 고성능 촉매 개발이 수소 생산 효율을 좌우한다.

기존 루테늄(Ru)·이리듐(Ir) 기반 귀금속 촉매는 높은 성능에도 불구하고 가격이 비싸고 희소성이 높아 대규모 상용화에 한계가 있다.

대안으로 주목받는 니켈 기반 촉매는 장시간 사용하면 활성 구조가 변하고 성능이 저하되는 문제가 있었다.

연구팀은 Ni(니켈)-Co(코발트)-Fe(철) 합금의 표면을 전기화학적으로 재구성해 촉매 내부에 전기가 잘 통하고 표면 반응이 활발하게 일어나는 다공성 활성층을 형성하는 ‘계층형(hierarchical) 구조’를 구현했다.

연구팀이 개발한 촉매는 기존 니켈-철계 촉매(NiFe-LDH)보다 높은 전류밀도에서도 우수한 성능을 유지했으며, 기존 금속 합금보다 약 7배 높은 반응활성빈도(TOF)를 나타냈다.

태양광·풍력 등 전력 공급이 불안정한 재생에너지 환경을 모사한 반복적인 작동 시험에서도 우수한 내구성을 유지하는 등 차세대 친환경 수소 생산 기술에 폭넓게 활용될 것으로 기대된다.

이용걸 교수는 “향후 대용량 수전해 시스템과 요소 기반 친환경 수소 생산 기술은 물론 다양한 전기화학 에너지 변환 촉매 설계에도 활용될 것으로 기대한다”고 말했다.

이번 연구 결과는 나노재료기술 분야 국제학술지 ‘Small (2024 IF 12.1)’에 2026년 8월 3일 온라인판에 게재됐다. 논문명은 ‘In Situ XANES and DFT Insights Into Hierarchical NiCoFe Catalysts for Highly Active and Durable Oxygen Evolution and Urea Oxidation’이며, 한국연구재단 중견연구자사업의 지원을 받아 수행됐다.

천안 이종익 기자

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