다중 이종접합 기반 설계로 전하 이동 효율 극대화…국제저널 『Chemical Engineering Journal』 게재

전북대학교 연구진이 환경오염과 에너지 위기 대응을 동시에 실현할 수 있는 고성능 광촉매 제조 기술을 개발했다. 이번 성과는 산업 폐수 정화와 친환경 수소 생산을 동시에 구현할 수 있는 원천기술로, 국제학계에서도 주목받고 있다.

전북대 양자시스템공학과 유승화 교수와 레카 파라마닉 박사, 전자정보공학부 라그나마이 모하파트라 연구교수로 구성된 공동연구팀은 다중 이종접합 구조의 차세대 광촉매를 설계해 전하 이동 효율을 획기적으로 끌어올리는 데 성공했다고 6월 5일 밝혔다.

이들이 개발한 삼원 복합체 ‘MXene/ZIF-67(Co)/g-C₃N₄’ 광촉매는 S-scheme 접합(ZIF-67과 g-C₃N₄)과 오믹(Ohmic) 접촉(ZIF-67과 MXene)이라는 이중 계면 구조를 갖춘 것이 특징이다. 이 구조는 광촉매 내부에 두 개의 전기장을 형성해 전자 역류를 방지하고, 전자의 이동 경로를 거의 저항 없는 수준으로 유도해 전하 전달 효율을 비약적으로 향상시켰다.

광촉매는 상온에서 간단한 공침법(co-precipitation method)을 통해 합성할 수 있어 실용성도 높다.

항생제·중금속 오염물 정화와 그린수소 생산까지 입증

실험 결과에 따르면, 해당 광촉매는 산업 폐수 내 항생제(테트라사이클린 염산염) 및 중금속(6가 크롬)을 효과적으로 제거했으며, 동시에 물을 분해해 수소를 생산하는 데에도 우수한 성능을 보였다. 이는 환경 정화와 에너지 전환 기술을 동시에 실현할 수 있는 친환경 융합 기술로 평가된다.

유승화 교수는 “이번 기술은 청정에너지 생산과 환경오염 문제 해결에 기여할 수 있는 지속가능한 광촉매 기술로, 실제 환경과 산업 현장에 적용 가능한 원천기술을 확보했다는 데 의미가 크다”고 밝혔다.

이번 연구 결과는 SCI급 국제학술지 『Chemical Engineering Journal』(IF: 13.4, JCR 상위 3.1%) 2025년 제516권에 게재되며 국제적으로도 성과를 인정받았다.

• 논문 제목: Engineering Dual-Interface Ternary Heterojunctions: A Synergy of S-Scheme and Ohmic Contact for Enhanced Charge Transfer to Improve Photocatalytic Efficiency
• DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.163860

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