수소를 고체 속에서 액체처럼 빠르게 이동시킨다 작성일 04-21 128 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="tpiEVOSgia"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="19a9d0b79d6a2df9642dc4f4f0b4b0db1d358e41796efde76daf74f258289a2a" dmcf-pid="FUnDfIvaMg" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="수소를 음이온 상태로 만들어 고체 속에서 마치 액체처럼 빠르게 이동시키는 기술을 개발한 광주과학기술원(GIST) 연구진. 왼쪽부터 김상륜 교수, 김태현·김태승·이태경 석박사통합과정 학생. GIST 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202504/21/dongascience/20250421115019522qvma.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="1h1BhfQ0MN" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202504/21/dongascience/20250421115019522qvma.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 수소를 음이온 상태로 만들어 고체 속에서 마치 액체처럼 빠르게 이동시키는 기술을 개발한 광주과학기술원(GIST) 연구진. 왼쪽부터 김상륜 교수, 김태현·김태승·이태경 석박사통합과정 학생. GIST 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="663fcd753901df4bf44a438747e37dc7bf12060c1471f28551e50eed327a1da0" dmcf-pid="3uLw4CTNeo" dmcf-ptype="general">한일 국제공동연구팀이 수소를 음이온 상태로 만들어 고체 속에서 마치 액체처럼 빠르게 이동시키는 기술을 개발했다. 수소 음이온의 전도도를 1000배 향상하는 데 성공했다. 차세대 수소 에너지 기술 실현 가능성을 제시했다는 평가가 나온다.</p> <p contents-hash="2dcb78e8526d44cffacfd5a72f54aeebcc72a5f6516ec86d5afd1ba6e75ee732" dmcf-pid="0WfJ0akPeL" dmcf-ptype="general"> 광주과학기술원(GIST)은 김상륜 화학과 교수 연구팀이 한국원자력연구원 및 일본 도쿄과학대와의 공동연구를 통해 분자성 착이온을 활용해 고체 내 수소음이온의 전도 속도를 획기적으로 높일 수 있다는 사실을 규명했다고 21일 밝혔다.</p> <p contents-hash="75987c769b955a3725744d2f1f67f300bf4bbc7dcd5b1b1bc5e3564482f9aec6" dmcf-pid="pY4ipNEQin" dmcf-ptype="general">연구팀은 기존의 리튬이온전지나 전고체전지와는 전혀 다른 방식의 에너지 이동 기술을 개발했다. 연구팀은 "일반적으로 고체 상태에서는 이온이 자유롭게 움직이기 어렵다"며 "특정 이온이 고체 내에서도 빠르게 이동할 수 있다면 리튬이온 전고체전지와 같은 에너지 저장·변환 기술 효율을 크게 높일 수 있다"고 설명했다.</p> <p contents-hash="4c488ce707a95b48c08bf478295a6b31d02f3013c671b1f4871be688f2b7f429" dmcf-pid="UG8nUjDxdi" dmcf-ptype="general"> 연구팀은 수소를 음이온(H⁻) 형태로 안정화하고 고체 내에서 빠르게 이동할 수 있도록 분자성 착이온을 활용해 새로운 구조를 설계했다. 페로브스카이트 구조의 결정 내에 수소화붕소이온(BH4⁻)과 수소음이온을 함께 배치하는 독자적인 설계 원리를 제안했다. 착이온은 중심 원자에 여러 개의 분자 또는 이온이 붙어 있는 구조다. </p> <p contents-hash="984fa1f3fc46fec0f380d000b568bd077a8d105dd1f49c5d766d11c0a04fdf97" dmcf-pid="uH6LuAwMJJ" dmcf-ptype="general">원자 수준에서 분자와 이온의 상호작용을 분석한 결과 착이온의 고환원성(전자를 내주는 성질)에 의해 수소 음이온이 안정화됐다. 착이온의 정전기적 상호작용이 약한 영역에서는 낮은 에너지 장벽(이온이 이동할 때 넘어야 하는 에너지)이 형성돼 수소음이온이 보다 쉽게 이동하는 것으로 확인됐다.</p> <p contents-hash="30d1edfb1369ec115d2b455c9f5f631bbc9d549e78769e1f174d6d55491bde31" dmcf-pid="7XPo7crRJd" dmcf-ptype="general">연구팀은 분석결과를 바탕으로 BH4⁻와 수소 음이온이 공존하는 새로운 물질(Sr0.925Na0.075LiH2.625(BH4)0.3)을 단일상(균일한 결정 구조)으로 합성하는 데 성공했다. 분석 결과 페로브스카이트 격자 안에서 착이온과 수소음이온이 무질서하게 섞여 있는 상태임이확인됐다. 무질서한 배열(높은 엔트로피) 덕분에 단일상 구조가 더 안정적으로 유지된다는 사실이 밝혀졌다.</p> <p contents-hash="f7fd981fa764798823708597af1d11e066aa34e8655c4e1e5ec39164ddfa92b3" dmcf-pid="zZQgzkmeie" dmcf-ptype="general"> 연구팀은 또 착이온이 주변 이온들과 비대칭적으로 상호작용하며 제자리에 고정돼 있다는 사실을 밝혀냈다. 비대칭적 착이온이 만든 정전기적 상호작용이 약한 경로를 따라 수소음이온이 훨씬 더 빠르게 이동했다는 것이다. 실제로 착이온이 없는 기존 구조와 비교했을 때 수소음이온의 이온전도도가 무려 1000배 이상 증가했다.</p> <p contents-hash="12078cfd2066dc1b5cf56939632493c8f2e75833f9ee2537358e18d13b2023cb" dmcf-pid="q5xaqEsddR" dmcf-ptype="general"> 김상륜 교수는 “이번 연구는 세계 최초로 착이온에 의한 수소음이온 전도를 구현한 사례로 앞으로 수소 기반의 새로운 친환경 에너지 기술 개발에 중요한 전환점을 마련할 수 있을 것”이라고 말했다. 연구 결과는 국제학술지 ‘미국화학회지’에 17일 온라인 게재됐다.<br> </p> <p contents-hash="36a9d01a0be034da55b5d9109526f64583e16042d841abc69ea24cf473324055" dmcf-pid="B1MNBDOJdM" dmcf-ptype="general"><참고 자료></p> <p contents-hash="a172aad58d20e72e029e3bdec311668894d65dc480f38e77446a639f50af9e8e" dmcf-pid="btRjbwIiLx" dmcf-ptype="general">- doi.org/10.1021/jacs.4c17532</p> <p contents-hash="ccf745fdc3fbe75a232e90184f23622451478753422bde279b9b101899ee0328" dmcf-pid="KFeAKrCnRQ" dmcf-ptype="general">[박정연 기자 hesse@donga.com]</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 '넷플릭스 아들' 이준영 "영광이다…'폭싹' 사랑 얼떨떨, 금명이에게 미안" 04-21 다음 ‘정말 나아질까’ 기업들의 AI 고민…‘0번 고객’ 자처하는 IBM 04-21 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
