커뮤니티 Community

한양대학교 화학공학과 장윤정-고민재 교수 공동연구팀이 외부 전압 공급 없이 태양광만으로 높은 수소 생산 성능을 구현하는 광전기화학 기술을 개발했다. 이번 연구는 비귀금속 기반 전기촉매와 고효율 페로브스카이트 광전극을 결합해 기존 광전기화학 수소 생산 시스템의 높은 반응 전압 문제를 해결했다는 점에서 주목받고 있다.
기존 광전기화학 수소 생산 시스템은 수소 발생 반응과 동시에 진행되는 산소 발생 반응에 높은 전압이 필요해 태양광만으로 충분한 수소 생산 성능을 확보하기 어려웠다. 이에 연구팀은 기존 산소 발생 반응을 상대적으로 낮은 전압에서 진행되는 하이드라진 산화 반응으로 대체하고, 수소 발생 반응과 하이드라진 산화 반응 모두에 우수한 활성을 나타내는 비귀금속 니켈코발트(NiCo) 촉매를 개발했다. 특히, 장윤정 교수 연구팀이 개발한 NiCo 전기촉매와 고민재 교수 연구팀이 개발한 페로브스카이트 광전극을 결합하여 최적화함으로써 외부 전압 없이 작동하는 고효율 태양광 수소 생산 시스템을 구현했다.
그 결과, 연구팀은 표준 태양광 조사 조건에서 24 mA/cm2의 높은 광전류밀도와 0.99 V의 광전압을 달성했으며, 외부 전압 없이도 높은 수소 생산 성능을 구현하는 데 성공했다. 이번 연구는 광전극과 전기촉매 기술의 융합을 통해 태양광 기반 수소 생산의 에너지 효율을 향상시켰다는 점에서 의미가 있으며, 향후 친환경 수소 생산 기술 발전에 기여할 것으로 기대된다.
이번 연구는 이민서 연구원, 김우연 박사, 김하영 박사과정생이 공동 제1저자로, 장윤정, 고민재 교수가 공동 교신저자로 참여했다. 연구 결과는 Royal Society of Chemistry가 발행하는 에너지 분야 국제학술지인 EES Solar에 게재됐으며, 2026년 HOT Article로 선정됐다.

논문: https://doi.org/10.1039/d5el00192g