[위키트리 광주전남취재본부 노해섭 기자]조선대학교(총장 김춘성) 생명화학공학과 안성훈 교수 연구팀이 그린수소 생산의 핵심 장치인 수전해 장비의 막-전극 접합 문제를 근본적으로 해결할 ‘압착 유도형 상호침투 기술’을 개발했다.
이번 연구 성과는 재료과학 분야의 세계적 권위지인 Advanced Energy Materials(JCR 상위 2.6%, IF 26.0) 2025년 11월호에 게재됐으며, 해당 호의 뒤표지(Back Cover) 논문으로 선정되는 쾌거를 이뤘다.
연구는 조선대학교 생명화학공학과 조혜린(졸업생) 연구원과 이선우(3학년) 학생이 공동 제1저자로 주도했으며, 김진홍(4학년) 학생이 공동 저자로 참여했다. 학부 3학년 재학생이 해당 분야 최상위 저널에 제1저자로 이름을 올린 것은 매우 이례적인 사례로, 조선대의 우수한 학부 연구 역량을 입증한 성과로 평가된다.
차세대 수소 생산 기술로 주목받는 ‘음이온 교환막 수전해(AEMWE)’는 저렴한 비귀금속 촉매를 활용할 수 있어 경제적이지만, 기존의 단순 압착 방식으로는 전극과 분리막 사이의 접촉면을 완벽히 확보하기 어려워 높은 성능을 내는 데 기술적 한계가 있었다.
조선대 안성훈 교수 연구팀은 이러한 한계에 주목해, 압력을 가하면 전극이 분리막 표면과 자연스럽게 맞물려 일체화되는 ‘3차원 니켈 섬유 전극’을 개발했다.
이 기술은 마치 스펀지를 누르듯 전극을 압착하면 미세 금속 섬유가 분리막 계면으로 파고드는 ‘상호침투 구조’를 유도한다. 이를 통해 전극과 분리막 사이의 빈 공간을 없애고 계면 저항을 획기적으로 낮춤으로써, 수전해 장치의 성능 효율을 극대화하는 데 성공했다.
또한 고가의 귀금속 촉매 없이도 세계 최고 수준의 전류 밀도와 장기 안정성을 동시에 확보해, 수소 생산 비용 절감과 대면적 수전해 시스템 적용 가능성을 크게 높였다는 평가를 받고 있다.
이번 연구 성과는 향후 그린수소 생산 설비의 효율을 높이는 것은 물론, 수소 에너지의 산업·일상 분야 활용 확대에도 실질적으로 기여할 것으로 기대된다.
연구책임자인 안성훈 교수는 “전극과 분리막 사이의 접촉 저항 문제를 소재의 ‘구조적 탄성’을 이용해 해결한 새로운 패러다임”이라며, “향후 대면적 수전해 스택 등 실제 수소 생산 공정에 적용돼 그린수소의 생산 단가를 낮추는 데 기여할 것으로 기대한다”고 밝혔다.
한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부 지역혁신선도연구센터(RLRC)와 교육부 지역혁신중심 대학지원체계(RISE) 사업의 지원을 받아 수행됐다.