열로 수소 생산하는 신물질 발견…"탄소 배출 없는 시대 앞당길 것"

작성일 08-14

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        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="FSUFRgqyn5">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="96d03641fdd652dbed1a3bd6e4da1fe0c5a51ee3fd292d0ecc44019761afb134" dmcf-pid="3vu3eaBWJZ" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="(왼쪽부터) 진현규 포스텍 기계공학과 교수, 이동규 박사(공동1저자), 정인호 서울대 재료공학부 교수. 남준현 박사(공동1저자). 포스텍 제공." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202508/14/dongascience/20250814111143631gnjp.png" data-org-width="680" dmcf-mid="tJ2Baw8ti1" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202508/14/dongascience/20250814111143631gnjp.png" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            (왼쪽부터) 진현규 포스텍 기계공학과 교수, 이동규 박사(공동1저자), 정인호 서울대 재료공학부 교수. 남준현 박사(공동1저자). 포스텍 제공.
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="344232cb263853ea5c59e01677a50a3ac68d904c32eb80fcc9353a1e71c82c02" dmcf-pid="0T70dNbYRX" dmcf-ptype="general">열에너지를 이용해 깨끗한 수소를 대량 생산할 수 있는 신물질이 발견됐다. 청정에너지인 수소에너지 시대를 앞당기는 데 도움이 될 것으로 기대된다. </p>
          <p contents-hash="d7d8f20bfd4cb831d1ed52fa270b32b462b480ccc709d629e84770dee1738acc" dmcf-pid="pyzpJjKGLH" dmcf-ptype="general">포스텍은 진현규 기계공학과 교수 연구팀이 정인호 서울대 재료공학부 교수 연구팀과 컴퓨터 계산을 통해 세계 최고 수준의 수소 대량 생산 효율을 보이는 새로운 물질을 발견하고 연구결과를 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스’ 온라인판에 최근 게재했다고 14일 밝혔다. </p>
          <p contents-hash="4b3da8c2bfe92317ba72ea99a2eb4eff6da966a3f762bb1470388e1f02f54db6" dmcf-pid="UWqUiA9HJG" dmcf-ptype="general">기후 위기가 심각해지면서 전 세계가 탄소 배출을 줄이기 위한 방법 찾기에 나섰다. 수소에너지는 태울 때 물만 배출하기 때문에 탄소 배출 없는 미래 에너지로 꼽힌다. 생산 과정부터 탄소가 배출되지 않는 ‘그린 수소’ 개발이 특히 필요한 상황이다. </p>
          <p contents-hash="deae5518116e3043e52e416f1d224ed4792f7e2dfc5971574f15803c96a13ac9" dmcf-pid="uYBunc2XiY" dmcf-ptype="general">연구팀은 수소를 생산하는 방법으로 ‘열화학적 수소 생산 기술’에 주목했다. 열화학적 수소 생산 기술은 산화물 물질이 열을 받으면 산소를 내보내는 환원 반응과 열이 식으면 산소를 빼앗아 되돌리는 산화 반응을 반복해 수소를 만드는 기술이다. 열만으로 수소가 자동 생산되는 수소 제조 기술인 셈이다. </p>
          <p contents-hash="dee4812d9e25ac02c4c54a1b37cd8adc7a8326490092f79763a901e3b4f694d4" dmcf-pid="7Gb7LkVZJW" dmcf-ptype="general"> 문제는 어떤 산화물을 이용할지, 산화물을 구성하는 물질 비율은 어떻게 구성할지, 최적의 반응 온도는 몇 도인지 등을 찾는 데 많은 시간과 비용이 든다는 점이다. 기존 방식으로는 조건 하나를 확인하는 데 일주일 이상이 소요된다. </p>
          <p contents-hash="29dadd4489e82fa9eb6b8f74dc7c89e65311f5a149e4a517bff411327903a9a3" dmcf-pid="zHKzoEf5iy" dmcf-ptype="general">연구팀은 열역학 원리를 바탕으로 한 대용량 데이터베이스와 고속 계산 기술을 결합해 '고속 대량 스크리닝' 방법을 개발했다. 1000가지 이상의 서로 다른 조건을 24시간 만에 분석할 수 있는 방법이다. 기존 방식보다 7000배 이상 빠른 속도다. </p>
          <p contents-hash="e8b317651d6ed93e3eadb0c6342a3790c4b09e23315e9fbc7bea94f1a6565142" dmcf-pid="qaSI7VWAeT" dmcf-ptype="general">연구팀이 컴퓨터로 개발한 스크리닝 방법을 시행한 결과 열화학적 수소 생산 기술에 적용할 수 있는 유망한 산화물 후보물질들이 추려졌다. 연구팀이 실험실에서 후보물질들의 성능을 직접 테스트한 결과 '(MgMnCo)0.65Fe0.35Oy'라는 물질이 뛰어난 성능을 보인다는 점이 확인됐다. </p>
          <p contents-hash="f0f47bfdaacc405c06690eb75d6f9b9e5e5ca64ba8ae3c354acadda49685eb03" dmcf-pid="BNvCzfYcMv" dmcf-ptype="general">(MgMnCo)0.65Fe0.35Oy는 마그네슘, 망간, 코발트, 철 등 여러 금속이 절묘한 비율로 섞인 복합 산화물이다. 열에너지 변환 효율과 원자당 수소 생산량 등의 지표에서 (MgMnCo)0.65Fe0.35Oy는 세계 최고 수준의 성능을 보였다.</p>
          <p contents-hash="9ac2adb60627718f10b9e4e5a981fc07863f734bcfae9b920804b3c3c4a4b938" dmcf-pid="bjThq4GkJS" dmcf-ptype="general">연구팀의 스크리닝 기술은 수소 생산뿐 아니라 다양한 산업 분야에 폭넓게 응용할 수 있다. 천연가스에서 수소를 뽑아내는 메탄 개질 공정, 폐배터리에서 귀중한 금속을 회수하는 배터리 재활용, 철강 제조 과정의 금속 산화·환원 공정 등에서 온도와 가스 조건에 따른 최적의 물질을 신속하게 찾아낼 수 있다. </p>
          <p contents-hash="c0d9f9c72f8754b9ff2615e51c81b5d0594b36ad52eadbce3e5f4fd561ed8ac1" dmcf-pid="KAylB8HEJl" dmcf-ptype="general">진현규 교수는 “새로운 수소 생산 물질을 찾는 시간을 획기적으로 줄여 기술 상용화에 한 걸음 다가섰다”고 말했다. 정인호 교수는 “인공지능(AI)만으로는 설계가 어려운 복잡한 산화물 소재를 계산과학적 데이터베이스로 단기간에 찾아낸 좋은 사례”라며 “이번 연구는 다학제 협업이 가져온 성과”라고 설명했다. </p>
          <p contents-hash="47d40a37cb1a6becdda2c44aadb471830c86a4715b63557af83da1ffa9f0122d" dmcf-pid="9cWSb6XDeh" dmcf-ptype="general">&lt;참고 자료&gt;<br> doi.org/10.1002/advs.202501846</p>
          <p contents-hash="745ec117b826f571fd3e7e5073e9ea207d90d07dc3d97ea7a71d8a996b59019a" dmcf-pid="2kYvKPZwJC" dmcf-ptype="general">[문세영 기자 moon09@donga.com]</p>
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        <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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