이종구조·코어-쉘·단일원자 촉매 등 나노 표면·계면 제어 기술 중심…Energy Advances 표지논문 선정
한양대학교 ERICA 에너지바이오학과 이승현 교수 연구팀이 수전해 기반 수소 생산의 효율을 높이기 위한 표면 공학 전략을 종합적으로 검토한 리뷰 논문을 발표했다. 연구는 전이금속 기반 나노물질의 표면·계면을 정밀 제어해 촉매 활성을 극대화하는 방법들을 중심으로 정리했다.
논문은 주요 전략으로 이종구조 형성, 코어-쉘 아키텍처 설계, 상(phase) 전이 조작, 합금화, 단일 원자 촉매 통합 등을 제시하고, 각 전략이 촉매 표면 원자배열·결함·입자 경계에 미치는 영향을 분석했다.
연구팀은 이러한 표면 공학 기법들이 전자이동성과 반응중간체 흡착 특성을 개선해 수소 발생 반응(HER)의 활성과 내구성을 동시에 향상시킬 수 있음을 이론적·실험적 사례를 통해 입증했다.
또한, 논문은 상용화 관점에서 촉매의 안정성 확보, 대면적 제조의 확장성, 비용 효율성 확보 등 향후 연구에서 해결해야 할 과제를 제시했다. 특히 단일 원자 촉매와 복합적 계면설계의 결합이 고활성·저귀금속 기반 촉매 개발의 핵심 방향임을 강조했다.
이번 연구는 한국연구재단 개인기초 신진후속·중견연계 과제, 경기도 GRRC 사업, 산업기술기획평가원의 소재부품기술개발사업 지원으로 수행됐으며, 영국 왕립화학회(RSC) 계열 학술지 Energy Advances에 지난 4월 17일 표지논문으로 선정되는 성과를 냈다.
논문은 Manjinder Singh 박사(제1저자), 김태형 박사, 김하영·박재준 연구원 등이 공저로 참여했으며 이승현 교수가 교신저자로 이름을 올렸다.
이승현 교수는 “탄소중립 목표 달성에 있어 그린 수소는 핵심 에너지원”이라며 “이번 리뷰가 인터페이스 엔지니어링 기반의 전극 촉매 설계를 고민하는 연구자들에게 실질적 가이드가 되길 바란다”고 밝혔다. 또한 학내외 편집위원 활동과 더불어 광학 나노바이오센서, 3D 나노구조 촉매 등 다방면 연구를 지속하고 있다.