이화여자대학교 소식
EWHA NEWS
김동하 교수팀, 수소 생산 효율 대폭 향상시키는 연구 세계적 저널 ‘Advanced Materials’에 게재
탄소중립 시대 앞당길 차세대 수소 기술의 전환점 마련 빛의 키랄성 활용한 고효율 수소 생산 기술 <Advanced Materials> 게재 화학·나노과학과 김동하 교수 연구팀이 세계 최초로 빛의 키랄성(chirality)을 이용해 수소 생산 효율을 최대 2배 이상 높일 수 있는 편광 선택적 광촉매 기술을 개발했다. 이번 성과는 태양광 기반 수소 생산에서 오랫동안 한계로 지적돼 온 빛 흡수 효율 저하와 전하 손실 문제를 근본적으로 개선한 연구로 평가되며, 연구 결과는 세계적인 재료과학 분야 학술지 <Advanced Materials>(IF=26.8, 다학제 화학 분야 JCI 1.2%)에 1월 15일(목)자로 게재되었다. 태양광을 이용한 수소 생산은 물을 분해해 친환경 수소를 얻을 수 있는 차세대 기술이지만, 기존 광촉매 시스템은 태양광을 충분히 활용하지 못하고 생성된 전하가 빠르게 사라지는 문제가 있어 효율 향상에 어려움을 겪었다. 이에 김동하 교수 연구팀은 기존 광촉매가 활용하지 못하던 빛의 방향성 정보 ‘편광’을 반응 설계에 직접 도입해 전하 이동 경로를 능동적으로 조절하고 반응 효율을 높일 수 있는 새로운 광촉매 설계 원리를 제시했다. 김동하 교수팀은 원편광을 이용한 광유도 성장(photo-deposition) 방식을 통해 오른쪽 편광에 반응하는 R-Au/C3N4와 왼쪽 편광에 반응하는 L-Au/C3N4 두 종류의 키랄 플라즈모닉 금 나노입자를 합성했다. 키랄성이란 왼손과 오른손처럼 서로 닮았지만 겹치지 않는 방향성을 의미하며, 이 방향성이 빛과 물질 사이에서 서로 맞을 때 에너지 전달과 반응 효율이 크게 높아진다. 개발된 촉매는 이러한 빛의 방향성을 촉매 구조에 ‘각인’시켜 빛과 물질의 상호작용을 촉매 설계 단계에서부터 제어할 수 있도록 한 것이 특징이다. 원편광에 반응하는 키랄 광촉매 설계 개념도 연구팀이 이 촉매의 성능을 분석한 결과, 빛의 편광 방향이 촉매의 키랄성과 일치(chiral matching)할 경우 수소 발생량이 최대 2.10배 증가하는 뚜렷한 편광 선택성이 나타났다. 반면 비키랄 촉매에서는 이러한 선택성이 나타나지 않아, 키랄 구조가 반응 선택성 향상의 핵심 요소임이 실험적으로 입증됐다. 또한 시간 분해 발광 분석(TRPL)을 통해 전자–정공 재결합이 억제되어 전자 수명이 늘어나는 현상이 관찰되었으며, 원자 구조 분석(EXAFS)에서는 금(Au)과 산소(O) 결합이 강화되고 활성 부위가 새롭게 형성되는 등 촉매 안정성이 향상된 구조적 변화가 확인되었다. 이번 연구는 빛의 방향성(handedness)이 전하 이동 경로와 촉매 구조 안정성까지 결정할 수 있음을 실험적으로 보여준 최초 사례로, 기존 광촉매로는 구현할 수 없었던 새로운 반응 조절 메커니즘을 제시했다는 점에서 의미가 크다. 김동하 교수는 “이번 성과는 빛의 편광과 키랄 구조의 ‘정합(chiral matching)’이라는 새로운 설계 원리를 광촉매에 도입한 최초의 사례로, 태양광 기반 수소 생산의 전환점을 제시할 것”이라고 설명했다. 이번 연구 결과를 담은 논문 「Polarization-Selective Efficient Hydrogen Evolution Reactions via Chiral Photocatalysis」은 한국연구재단 자율운영중점연구소 사업, 국가연구소(NRL2.0) 지원사업, 브레인링크 프로그램(BrainLink Program), 기초과학지원연구원 기초과학연구역량강화사업(국가연구시설장비진흥센터)과 글로벌 화학 기업 사이언스코(Syensqo)의 지원을 받아 수행되었다. 공동교신저자로는 고려대학교(세종) 김철훈 교수, 국립군산대학교 권익선 교수, 싱가포르 국립대학교 즈췬 린(Zhiqun Lin) 교수가 참여했다. 김동하 교수는 고분자화학과 나노소재과학 주전공을 바탕으로 학제간 융복합 연구 분야에 주력하여 에너지 저장·변환, 디스플레이, 친환경 촉매, 메모리 및 생의학적 진단·치료 영역에 이르는 광범위한 분야의 기초 및 응용 연구를 수행해 오고 있으며 본교 ‘자율운영 중점연구소’ 연구책임자로 기초과학연구 고도화에 기여하고 있다. 김동하 교수는 세계 최정상급 학술지인 <Science>, <Nature Nanotechnology>, <Nature Communications>, <Adv. Mater.>, <JACS>, <Ang. Chem.> 등을 비롯하여 240편 이상의 국제 SCI급 논문을 게재하고, 국내특허 59건·해외특허 2건 등록 및 친환경 촉매 기술이전 등의 성과를 거둔바 있다. 이러한 성과를 인정받아 국가연구개발 우수성과 100선, 과학기술정보통신부장관 표창, 과학기술ㆍ정보방송통신 정부포상 대통령 표창, 한국공업화학회 이녹스학술상, 한국고분자학회 한화고분자학술상 등을 수상했고, 영국왕립화학회(Royal Society of Chemistry) 펠로우 및 한국과학기술한림원 정회원에 선정된 바 있다. 또한, 영국왕립화학회 발간 <Nanoscale>, 네이처 퍼블리싱 그룹(Nature Publishing Group) 발간 <Scientific Reports>, 중국과학원 발간 <Opto-Electronic Advances> 등 저널의 부편집장 역할을 수행하고 있다.
국가연구소 2.0 '멀티스케일 물질 및 시스템 연구소(IMMS)' 출범
기초과학-공학 융합 통해 인류 난제를 해결하는 혁신 글로벌 메가 플랫폼 구축 연간 100억 원씩, 10년간 총 1,000억 원 규모의 사업비 수주 본교는 1월 22일(목) 교내 ECC 이삼봉홀에서 ‘멀티스케일 물질 및 시스템 연구소(Institute for Multi-scale Matter and Systems, 이하 IMMS) 개소식’을 개최하고 미래 전략기술을 선도해 갈 국가연구소(NRL2.0) 출범을 알렸다. IMMS는 과학기술정보통신부와 교육부가 공동 지원하는 ‘2025 국가연구소(NRL 2.0) 사업’에 선정된 연구소로, 화학·물리·신소재·인공지능 등 학문 간 경계를 허무는 초경계적 융합 연구를 통해 원자·분자 수준의 소재 설계부터 나노·마이크로 구조 및 시스템 구현에 이르는 멀티스케일 통합 연구·기술 개발의 혁신을 목표로 설립되었다. IMMS는 향후 10년간 연간 100억 원씩 총 1,000억 원 규모의 블록펀딩 지원을 받을 예정이며, 실험·이론·인공지능·데이터 기반 연구를 결합해 차세대 에너지 소재, 기능성 신물질, 지능형 시스템 등 국가첨단전략분야에서 선도적 연구를 수행할 계획이다. (왼쪽부터) 문회리 IMMS연구소장, 이향숙 총장 개소식은 이향숙 총장, 김은미 이화학당 이사장, 문회리 IMMS연구소장 등 교내 인사를 비롯해 구혁채 과학기술정보통신부 1차관, 이해숙 교육부 고등평생정책실장, 홍원화 한국연구재단 이사장, 오상록 한국과학기술연구원 원장, 이영국 한국화학연구원 원장, 류석현 한국기계연구원 원장, 이종찬 동우화인켐 대표이사, 김주성 LiBEST 대표 등 정부기관 및 학계·산업계 인사 등이 두루 참석한 가운데 문회리 IMMS 연구소장의 개회사와 이향숙 총장의 환영사, 과학기술정보통신부·교육부·한국연구재단 주요 인사의 축사에 이어 연구소 소개, 지정서 및 현판 증정식, 기념촬영 순으로 진행됐다. 이향숙 총장은 환영사를 통해 “국가연구소 선정과 멀티스케일 물질 및 시스템 연구소의 출범은 과학기술 혁신을 통해 국가 발전에 기여하는 연구중심대학으로서 이화의 역할을 한층 확장하는 중요한 전환점”이라고 강조하며 “이화는 IMMS가 대한민국을 대표하는 국가연구소로서 에너지·환경 등 인류가 직면한 복합적 난제 해결에 기여하고, 지속 가능한 세계적 연구 성과를 창출할 수 있도록 대학 차원의 전폭적인 지원을 아끼지 않겠다”고 밝혔다. (왼쪽부터) 구혁채 과학기술정보통신부 1차관, 이해숙 교육부 고등평생정책실장, 홍원화 한국연구재단 이사장 구혁채 과학기술정보통신부 1차관은 축사에서 “대한민국의 과학기술이 전환기를 맞는 2026년, 이화여대가 지금까지 쌓아온 학문적 깊이를 바탕으로 좋은 연구 성과를 창출할 것으로 기대한다”고 인사를 전했으며, 이해숙 교육부 고등평생정책실장은 “이화여대가 국가연구소와 대학기초연구소 지원사업 G-LAMP를 바탕으로 대학 연구에 혁신을 이루어내는 선도적 역할을 하리라 기대한다”고 밝혔다. 홍원화 한국연구재단 이사장은 “멀티스케일 물질 및 시스템 연구소가 우수한 연구 성과를 도출할 수 있도록 학교 차원에서 지속적인 지원과 협력을 해주실 것을 부탁드리며, 한국연구재단 또한 국가연구소가 성공적인 발전을 이룰 수 있도록 지원을 아끼지 않겠다“고 밝혔다. 이어진 연구소 소개에서 문회리 IMMS 연구소장은 ‘One Platform, Infinite Impact’라는 비전을 제시하며 ▲물질 및 시스템 분야 세계 선도 연구성과 창출 ▲초경계적 소재 공정 난제 연구 플랫폼 구축 ▲글로벌 과학 인력 양성 파이프라인 가동이라는 3대 목표를 소개했다. 특히 AI 기반 정밀 소재 설계 기술을 활용하여 기후·에너지 및 첨단 반도체 분야의 난제를 해결하는 ‘소재 시스템 기술 통합혁신 K-HUB’ 구축, 그리고 인공지능 자율실험실 구축 계획을 공유했다. 문회리 연구소장은 "IMMS는 하나의 연구소 개소를 넘어 대학의 창의적인 연구 역량과 출연연의 인프라와 축적된 경험, 국가의 연구 정책이 현장에서 연결되는 출발점"임을 강조하고, “국가 중장기 전략에 부합하는 소재와 시스템을 선제적으로 제시하고 글로벌 협력을 바탕으로 정부가 신뢰할 수 있는 국가연구소로 자리매김하겠다”는 포부를 밝혔다. 올해 창립 140주년을 맞이한 본교는 IMMS 개소를 계기로 연구중심대학으로서의 위상을 더욱 강화하고, 국가연구소를 중심으로 글로벌 공동연구와 첨단분야 우수 연구자의 발굴·지원·육성을 본격화해 나갈 계획이다.
![[Moments in Ewha] 이화를 만든 순간들, 그 첫번째 이야기](/_attach/image/2026/01/UkRdfHHQGuvbPktlkIKD.jpg)
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이화여자대학교 Ewha Womans University 2026년 01월 30일2026-1학기 국가장학금(2차) 꼭 신청하세요! *신청기간: 2026. 2. 3.(화) 09:00 ~ 3. 17.(화) 18:00 *신청방법: 한국장학재단 홈페이지 또는 모바일앱 *이화복지 장학금도 같이 신청하세요! (유레카시스템, 2026. 2. 3.(화) ~ 3. 17.(화) 17:00) #국가장학금 #잊지말고신청해요 #이화복지장학금 #이화여자대학교 #EWHA
READ MORE![[EWHA MAGAZINE 137 Inner View] 이화인 이야기 그 세번째 인터뷰 ’실존의 향기, 한충수 교수‘ AI 시대, ’본래적인 삶‘을 생각하다 ▷전문보기: magazine.ewha.ac.kr #이화매거진 #실존의향기 #한충수교수 #이화여자대학교 #EWHA 이미지](https://scontent-ssn1-1.cdninstagram.com/v/t51.82787-15/623723927_18557248819047534_1457115561838747664_n.jpg?stp=dst-jpg_e35_tt6&_nc_cat=110&ccb=7-5&_nc_sid=18de74&efg=eyJlZmdfdGFnIjoiQ0FST1VTRUxfSVRFTS5iZXN0X2ltYWdlX3VybGdlbi5DMyJ9&_nc_ohc=CmiXZA2mxeMQ7kNvwH6Ve4s&_nc_oc=AdlhpoXzZmF6gbQuotfBotV0-uKxFByIBUT3kCLs7RIBtdIlfVNx0IAB49jnSBOLe4c&_nc_zt=23&_nc_ht=scontent-ssn1-1.cdninstagram.com&edm=AEQ6tj4EAAAA&_nc_gid=DMai1eXWSC1arocYWSVzOg&oh=00_Afsw0LpaYLjEDxxaxu8hGrGmul3uttekKNb_wfk-HRn8ug&oe=6985C2EA)
ewha.w.univ 2026년 01월 29일[EWHA MAGAZINE 137 Inner View] 이화인 이야기 그 세번째 인터뷰 ’실존의 향기, 한충수 교수‘ AI 시대, ’본래적인 삶‘을 생각하다 ▷전문보기: magazine.ewha.ac.kr #이화매거진 #실존의향기 #한충수교수 #이화여자대학교 #EWHA
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Ewha Womans University 2024년 02월 26일‘이화’는 하나의 세계입니다. 수많은 최초의 순간이 모여 새로운 시간과 공간을 만들어낸 '이화'라는 이름의 세계. 이곳에는 넘지 못할 경계도 극복 하지 못할 한계도 없습니다. 그렇게 이화는 무한히 확장하며 끝없이 넓은 세상을 만들어 갑니다. 그대가 바라는 미래, 이화를 향해. Ewha, the future we create 게재: 2025. 2
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