전북대학교 연구팀이 차세대 수소 센서 핵심 기술을 개발해 국제 학술지에 성과를 올렸다.

전북대학교는 22일 전북대학교 반도체과학기술학과 김희대 교수 연구팀이 수행한 차세대 수소 센서 연구가 국제적 권위의 학술지 Chemical Engineering Journal에 최근 게재됐다고 밝혔다.

이번 연구는 “수소경제 시대에 필수적인 고감도·고신뢰성 수소 감지 기술을 한 단계 끌어올린 성과”로, 전북대학교가 주도한 국제 공동연구를 통해 도출됐다는 점에서 학문적·기술적 의미가 크다.

해당 연구는 김희대 교수 연구실 소속 Gaurav Malik 박사를 주저자로, 영국 옥스퍼드대학교, 벨기에 몽스대학교, 인도 BITS Pilani 연구진이 함께 참여한 다국적 공동연구로 진행됐다. 연구팀은 실험적 분석과 이론 해석, 수치 시뮬레이션을 병행하는 통합적 연구 접근을 통해 수소 센서 성능 향상 메커니즘을 체계적으로 규명했다.

연구팀은 금–팔라듐 이원 나노입자 촉매층과 전기화학적 식각 공정으로 제작한 초고표면적·초발수성 포러스 실리콘을 결합해 기존 금속산화물 기반 수소 센서가 지닌 고온 구동, 습도 민감성, 장기 안정성 저하 등의 한계를 크게 개선한 새로운 하이브리드 구조를 개발했다. 이 구조는 표면 반응 효율을 극대화하고 외부 환경 변화에 대한 내성을 동시에 확보한 것이 특징이다.

특히 정밀 제어된 금–팔라듐 촉매층은 수소 분자의 해리, 흡착, 스필오버 반응을 효과적으로 촉진해 극미량 수소에서도 높은 반응성과 효율적인 전하 전달을 가능하게 했다. 이를 통해 센서는 저온·저전력 조건에서도 안정적인 신호 출력이 가능함을 입증했다.

주저자인 Gaurav Malik 박사는 “이번 연구는 Au–Pd 촉매층이 수소 분자의 분해와 전자 이동을 크게 강화한다는 점을 실험과 시뮬레이션으로 명확히 입증한 결과”라며 “포러스 실리콘의 초발수성 구조 덕분에 높은 습도 환경에서도 안정적인 동작이 가능하다”고 설명했다.

김희대 교수는 “이번 논문은 전북대학교가 세계적 연구진과 협력해 주도적으로 도출한 의미 있는 성과”라며 “초저전력·고신뢰성 수소 센서 기술의 글로벌 경쟁력을 강화하고 수소경제 사회의 핵심 안전 기술로 이어질 수 있도록 후속 연구를 확장해 나가겠다”고 밝혔다. 이번 성과는 수소 안전 관리뿐 아니라 차세대 에너지 시스템과 첨단 전자·반도체 산업 전반에서 활용 가능성이 높은 원천 기술로 평가받고 있다./장병운 기자