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기초과학지원연구원, 수소생성 위한 친환경·고성능 촉매 개발
입력 2018.11.13. 16:24 댓글 0개【대전=뉴시스】김양수 기자 = 국내 연구진이 환경오염없이 수소연료를 생산할 수 있는 고성능 나노입자 촉매를 개발했다.
한국기초과학지원연구원(KBSI)은 서울센터 오아람·백현석 박사팀이 고려대학교 이광렬 교수팀, 울산과학기술원(UNIST) 주상훈 교수팀과 공동연구를 통해 물을 분해해 수소를 생산하는 과정의 효율을 높일 수 있는 새로운 고성능 전극(電極) 촉매를 개발하는데 성공했다고 13일 밝혔다.
공동연구진은 이번 연구에서 원자단위 입체영상 구현이 가능한 KBSI의 이중수차보정투과전자현미경 및 분석법이 활용해 백금-니켈-루테늄의 합성물질인 새로운 촉매를 개발했다. 이 물질은 기존 이리듐-백금 촉매 대비 15배에 이르는 촉매 활성도를 가진다.
또 10시간 이상의 장기 구동에서도 90% 이상의 성능을 유지해 이리듐-백금 촉매의 40%를 훨씬 뛰어넘는 것으로 나타났다.
이번 연구성과는 나노·화학 분야 국제저널인 어드밴스드 머테리얼즈(Advanced Mateirals)誌 온라인판에 최근 게재됐다. 논문명은 Topotactic Transformations in an Icosahedral Nanocrystal to Form Efficient Water-Splitting Catalysts다.
공동연구에서 고려대 연구팀은 촉매의 합성을, UNIST 연구팀은 전기화학실험을 통해 촉매의 특성을 파악하는 역할을 맡았다.
또 KBSI 연구팀은 고려대 연구팀과 함께 촉매를 합성하는 한편 나노입자의 구조를 분석해 촉매의 특성에 대한 구조적 원인을 밝히는 작업을 했다.
특히 구조 분석에 활용된 KBSI 서울센터의 이중수차보정 투과전자현미경은 세계 최고수준의 공간 분해능(60pm)을 지닌 장비로 연구팀은 이를 통해 합성된 나노입자의 구조와 성분비를 효율적으로 분석해 냈다.
KBSI 백현석 박사는 "차세대 에너지원인 수소연료 제조과정의 가격경쟁력 확보를 위한 연구가 지속되고 있는 상황서 이중수차보정투과전자현미경을 활용해 생산효율성을 높일 수 있는 촉매를 개발하게 됐다"며 "전자현미경의 공간분해능을 지속적으로 개선, 향후 복잡한 구조의 나노입자 형성 메커니즘을 규명하는 일에 매진할 계획"이라고 말했다.
고려대 이광렬 교수는 "이번 기술개발에 이어 촉매의 대량생산기술, 촉매의 안정적인 구동시간 연장 등 추가연구와 에너지 환경기술 관련 촉매시스템 적용을 통한 환경문제 해결에 일조하고 싶다"고 밝혔고 UNIST 주상훈 교수는 “새로운 촉매의 활성과 안정성 향상의 원리를 규명하는 연구를 계속 진행할 예정”이라고 강조했다.
kys0505@newsis.com
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