동아대 석사생, 친환경 수소 생산 핵심소재 개발 도전

심종효 석사생, 1200만원 연구비 지원

PVA 바인더로 수전, 전극안정성↑ 도전

친환경 수소 생산의 핵심 기술 가운데 하나인 음이온교환막 수전해(AEMWE)의 성능과 내구성을 높이기 위한 연구에 동아대학교 석사과정생이 나선다.

동아대학교는 대학원 화학공학과 심종효 석사과정생이 교육부와 한국연구재단이 주관하는 '2026년 이공분야 학술연구지원사업(석사과정생 연구장려금 지원사업)'에 최종 선정됐다고 3일 전했다.

동아대 대학원 화학공학과 심종효 석사과정생(왼쪽)과 양수철 지도교수(오른쪽). 동아대 제공

'석사과정생 연구장려금 지원사업'은 이공분야 학문후속세대지원사업의 하나로, 석사과정생이 학위논문과 연계한 창의적이고 도전적인 연구를 주도적으로 수행할 수 있도록 연구비를 지원하는 사업이다.

이번 선정에 따라 심 학생은 양수철 교수의 지도를 받아 'PVA 바인더 구조 제어를 통한 이오노머 프리 AEM 수전해용 촉매층 개발' 연구를 수행한다. 연구 기간은 올해부터 내년 8월까지 1년이며, 총 1200만원의 연구비를 지원받는다.

연구의 핵심은 친환경 수소 생산에 활용되는 AEM 수전해 전극의 바인더 소재를 개선해 장기적인 안정성을 높이는 데 있다.

수전해 전극에서는 촉매 입자들이 안정적으로 결합해 기능을 유지할 수 있도록 바인더가 중요한 역할을 한다. 심 학생은 필름 형성 능력이 우수하고 친환경적인 폴리비닐알코올(PVA)에 주목했다.

PVA는 건조 상태에서는 비교적 우수한 기계적 특성을 나타내지만, 실제 수전해 환경에서는 전해질을 흡수하면서 부피가 팽창하는 팽윤 현상이 나타나거나 물성이 달라질 수 있다. 연구팀은 이 같은 특성이 실제 알칼리 수전해 환경에서 전극의 장기 안정성에 어떤 영향을 미치는지 집중적으로 살펴볼 계획이다.

특히 PVA의 열처리 조건에 따른 구조적·기계적 특성과 알칼리 수용액에서의 안정성 변화를 체계적으로 분석하고, 바인더의 열처리 조건과 결정구조, 전해질 흡수율, 치수 안정성, 기계적 특성 사이의 상관관계를 규명할 예정이다.

이를 통해 실제 수전해 환경에서도 안정적으로 작동할 수 있는 전극 소재의 설계 기준을 제시하고, 향후 고안정성 수전해 전극 개발을 위한 기초자료로 활용한다는 목표다.

이번 연구는 단순히 새로운 소재를 찾는 데 그치지 않고 실험실에서 확인된 소재의 특성이 실제 운전 환경에서도 유지될 수 있는지를 검증한다는 점에서 의미가 있다. 친환경 수소 생산 기술이 상용화 단계로 나아가기 위해서는 높은 효율뿐 아니라 장시간 운전에도 성능을 유지할 수 있는 소재 기술이 뒷받침돼야 하기 때문이다.

심종효 학생은 "학부생 때 참여했던 특허 비교과 활동을 디딤돌 삼아 꾸준히 논문과 특허 성과를 쌓아온 경험이 이번 과제 선정에 큰 밑거름이 됐다"며 "학문적 도전을 아낌없이 지지해 주시고 지도해 주신 양수철 교수님께 감사드린다"고 말했다.

이어 "실제 수전해 환경에 적용 가능한 고성능 전극 소재 설계 기준을 제시해 국가 친환경 수소 생산 기술 발전에 보탬이 되겠다"고 포부를 전했다.

양수철 교수는 "이번 선정을 계기로 심종효 학생이 스스로 연구를 주도하고 당면한 기술적 한계에 끊임없이 도전하는 독자적인 연구자로 한층 더 성장하길 바란다"며 "앞으로 글로벌 에너지 소재 분야에서 훌륭한 학문적 결실을 창출해 나가길 기대한다"고 말했다.

동아대 체육과학연구소는 이번 성과를 계기로 대학원 연구 인프라와 BK21 교육연구단의 지원체계를 바탕으로 신진 연구자의 독립적인 연구 역량을 높이고, 에너지 소재 분야의 연구 성과를 지속적으로 확대해 나갈 계획이다.

영남취재본부 조충현 기자 jchyoung@asiae.co.kr