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DGIST·국민대, 저전압 수계공정으로 그린수소용 광전극 효율 향상

연구촉매·친환경 공정전자신문 원문 기준원문 발행 2026.10.16
촉매·친환경 공정 분야 사진 — 이 글의 내용을 찍은 사진이 아닙니다 · 바이오리파이너리 설비 · 사진 Taylor (CC BY-SA 4.0)

DGIST 최종민 교수팀과 국민대 김영훈 교수팀이 태양광으로 수소를 만드는 광전극을 물 기반 저전압 공정으로 제작하는 기술을 개발했다. 기존에는 이산화티타늄에 빛 흡수 범위가 넓은 은·비스무트계 나노소재를 붙이려면 200V 이상의 고전압과 독성 유기 용매가 필요했는데, 나노결정 표면을 친수성 분자로 바꾸고 수용액 속에서 전기영동증착을 적용해 공정 전압을 4V로 낮추고 3분 만에 증착을 완료했다. 그 결과 광전류가 기존 단일 소재 전극보다 약 10배 향상돼 태양광 유사 조건에서 3.0mA/cm²의 광전류 밀도를 기록했고, 2시간 연속 조사 후에도 초기 성능의 65.1%를 유지했으며 수소 발생도 확인됐다. 연구 결과는 국제 학술지 '스몰(Small)'에 게재됐다.

핵심

  1. 공정 전압을 기존 200V 이상에서 4V로 낮추고 독성 유기 용매 없이 수용액에서 3분 만에 증착
  2. 광전류가 기존 단일 소재 전극 대비 약 10배 향상, 광전류 밀도 3.0mA/cm² 기록
  3. 2시간 연속 광조사 후 초기 성능의 65.1% 유지, 수소 발생 확인
  4. DGIST·국민대 공동연구로 'Small'지에 게재
원문 · 전자신문 — “건전지 전압으로 '진짜 그린수소' 만든다”… DGIST, 친환경 고효율 광전극 개발
원문을 Claude 가 요약·정리하고 코드 검사(원문에 없는 수치·화학식, 가격, 상대 시점, 투자 권유, 과장 표현 차단)를 통과한 글입니다. 연구의 주장과 평가는 원 논문·발표처의 것입니다. 오류는 contact@qpx.kr.
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SK트리켐, 세종 전구체 생산기지 추가 부지 확보 추진

반도체 전구체 생산기업 SK트리켐이 세종시 명학산업단지 내 본사 사업장의 확장 계획을 세종시에 전달하고 추가 부지와 주차장 등 인프라 지원을 요청했다. 산단 내 잔여 부지가 없어 산단 북쪽에 인접한 외부 토지를 매입한 뒤 이를 산업단지로 편입하는 방식이 세종시와 협의 중이다. 같은 산단 남측에 입주한 삼성전기도 투자를 이어가며 2단계 증설을 위한 부지 확보 방안을 검토하고 있어, 세종시는 공업용수 공급 확대와 가압장 설치 등 기반시설 확충을 추진하고 있다. 구체적인 부지 규모와 투자 금액은 아직 공개되지 않았다.

반도체·디스플레이 소재 · EBN
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기초과학연구원(IBS) 현택환·성영은·이병훈·김민호 공동연구팀이 백금 원자의 위치를 미리 설계하는 '망상 배위' 전략으로 백금 함량 14.9%의 단원자 촉매를 합성했다. 금속-유기 골격체를 출발 물질로 삼아 세륨-산소 원자 집합체에 백금 원자를 하나씩 고정한 뒤 열처리로 세리아 구조로 바꾸는 방식이다. 기존에는 백금 원자 간 뭉침을 막기 위해 함량을 1% 미만으로 유지해야 했는데, 이를 넘어선 것이다. 이 촉매를 고분자전해질막 수전해 장치에 적용해 500시간 운전한 결과 백금 사용량은 기존 상용 촉매보다 약 63% 적으면서도 성능 저하 속도는 약 4분의 1 수준으로 나타났다.

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화학연·포스텍, 셀룰로오스 기반 FDCA 생산공정 개발

한국화학연구원 황동원 책임연구원 연구팀과 POSTECH 한지훈 교수 연구팀이 톱밥 속 셀룰로오스를 바이오 플라스틱 원료인 FDCA로 전환하는 'BMF-AMF-FDCA 3단계 연계 공정'을 개발했다. 대기압에서 황산과 브로마이드염을 이용해 셀룰로오스를 BMF로 전환하고 기름층으로 분리하는 방식으로 BMF 수율을 최대 82%까지 높였으며, 기존 공정 대비 생산성을 3배 이상 개선했다. 10L 반응기 실험에서도 73~79% 수율을 확인했고, 할로겐계 물질 사용량은 기존 CMF 공정의 30분의 1로 줄었다. 최종적으로 순도 99% 이상 FDCA를 생산했으며 전체 질량 수율은 셀룰로오스 기준 최대 56.8%, 톱밥 기준 45.5%로 2022년 해외 연구보다 높은 수치를 기록했다. 연구팀은 산업부와 함께 연 1000톤 이상 규모 데모플랜트 구축을 준비 중이며 2030년 이후 실용화 가능성을 예상했다.

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IBS 양자나노과학 연구단과 막스플랑크 다학제과학연구소 공동 연구진이 금속 촉매 표면에서 분자가 결합한 지점으로부터 수 나노미터 떨어진 원자 구조도 화학 결합 세기에 영향을 준다는 사실을 실험으로 규명했다. 연구진은 계단 모양의 백금 표면을 계단 간격이 다르게 제작해 암모니아, 일산화탄소, 일산화질소의 결합 세기를 비교했으며, 결합 에너지 차이는 최대 약 0.2eV로 확인됐다. 장거리 영향이 나타나는 특성 거리는 분자 종류별로 약 4~7nm였으며, 이를 설명하기 위해 '프런티어 오비탈-밴드 모델'을 제시했다. 연구 결과는 사이언스에 게재됐으며, 촉매 설계를 예측 기반으로 전환하는 데 기여할 것으로 연구진은 기대했다.

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사이언스모니터 · 2026.10.28
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