귀금속 단일원자 촉매 ‘효율성 UP’ 기술 개발
귀금속 단일원자 촉매 ‘효율성 UP’ 기술 개발
  • 안찬규기자
  • 등록일 2019.01.28 19:35
  • 게재일 2019.01.29
  • 댓글 0
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포스텍-카이스트 공동연구팀
백금·금 특히 뛰어난 효율 보여
POSTECH 화학공학과 한정우 교수.
POSTECH 화학공학과 한정우 교수.

포스텍 화학공학과 한정우 교수팀과 카이스트 생명화학공학과 이진우, 이현주 교수팀이 귀금속 단일원자 촉매를 더욱 효율적으로 활용할 수 있는 기술을 개발해 에너지 분야 권위지 ACS 에너지 레터스(ACSEnergy Letters) 1월호를 통해 발표했다.

온라인에 먼저 공개된 이 논문은 ‘2018년 12월 가장 많이 읽은 논문(themost read articles)’에 선정되기도 했다.

보통 화학반응에 활용되는 촉매는 귀금속을 이용하는데, 가격이 비싸 관련 기술 상용화에 어려움을 겪는다.

이런 가운데 단일원자로 이루어진 촉매는 지지체에 금속을 모두 분산시켜 효율성을 높여 가격을 최대한 낮출 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다.

그러나, 화학 반응 이후에도 촉매의 성질은 변화돼서는 안되지만, 단일원자를 이용하면 응집하려는 경향이 있어 실제로 활용하기에는 어려움이 있었다.

연구팀은 TiC 금속 지지체 위에서 전이금속 단일원자들의 안정성을 유지하는 방법에 집중했다.

계산화학 기반 컴퓨터 모델링을 통해 약간의 결함이 있는 TiC 지지체가 단일원자의 안정성을 유지해줄 수 있음을 예측, 실제 실험에 들어갔다.

 

연구사진.   /포스텍 제공
연구사진. /포스텍 제공

 

그 결과 실제로 단일원자는 TiC 지지체에서 안정성을 유지했을 뿐 아니라, 다양한 금속 중 백금과 금의 단일원자 촉매가 수소 생성 반응이나 선택적 산소환원 반응에서 특히 뛰어난 효율을 보였다.

POSTECH 한정우 교수는 “수소생성 반응은 물론 친환경적 화학제품 합성, 펄프, 제지 제조, 전기·전자산업까지 화학촉매는 광범위하게 사용되고 있지만 값이 비싸 상용화에 큰 걸림돌 중 하나였다”며 “단일원자 촉매는 100%에 가까운 거의 모든 원자를 활용해 효율적으로 촉매를 사용할 수 있고 사용량도 줄여 비용을 낮추는데 기여할 것으로 기대된다”고 설명했다.

이 연구성과는 삼성전자 미래기술육성센터, 한국연구재단 글로벌프론티어 사업, 한국연구재단 중견연구자지원 사업의 지원으로 수행됐다.

/안찬규기자 ack@kbmaeil.com


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