빛으로 3000도 초고온 구현…수소 에너지 상용화 길 열렸다 작성일 10-20 58 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">에너지 소비 1/1000만으로 줄이고 효율 6배 높여</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="4JUOiKWIN3"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="10453c25c470d9ec96af1541c26ef141704f692c470e1bcbb132ad1d6d5d2750" dmcf-pid="8iuIn9YCkF" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="한국과학기술원(KAIST) 연구진이 빛을 0.02초 비춰 3000도의 초고온을 구현하는 기술을 개발했다고 20일 밝혔다. 사진은 개요도./KAIST" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202510/20/chosunbiz/20251020103541783ypeu.jpg" data-org-width="958" dmcf-mid="V2BSa4Zvap" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202510/20/chosunbiz/20251020103541783ypeu.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 한국과학기술원(KAIST) 연구진이 빛을 0.02초 비춰 3000도의 초고온을 구현하는 기술을 개발했다고 20일 밝혔다. 사진은 개요도./KAIST </figcaption> </figure> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="d0a0df5b88a8322d80f5cc79228ff2f882344d721f2465709ef7ad6769f6fa55" dmcf-pid="6n7CL2Ghgt" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202510/20/chosunbiz/20251020103542246ssei.png" data-org-width="1800" dmcf-mid="fbJUSN2ua0" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202510/20/chosunbiz/20251020103542246ssei.png" width="658"></p> </figure> <p contents-hash="90b7810e0857dda70e6110a9d3bd91714cabcf249ff215e90e3bea2bcaaf95c0" dmcf-pid="PLzhoVHlk1" dmcf-ptype="general">수소 같은 청정에너지를 더 싸고 효율적으로 생산하려면, 적은 전력으로 고성능 촉매를 얼마나 빠르고 저렴하게 만들 수 있느냐가 관건이다. 국내 연구진이 그 해법을 제시했다. 한국과학기술원(KAIST) 연구팀이 빛을 단 0.02초 비추는 것만으로 3000도의 초고온을 만들어내고, 수소 생산 촉매를 빠르고 효율적으로 합성하는 기술을 개발한 것이다.</p> <p contents-hash="baf5a1df4928070ce71cff85043b6e7ab6fb89420b264e5dd61ef214c5cd8629" dmcf-pid="QoqlgfXSa5" dmcf-ptype="general">KAIST는 김일두 신소재공학과 교수와 최성율 전기및전자공학부 교수 연구팀이 강한 빛을 짧게 쬐어 고성능 나노 신소재를 만드는 ‘직접접촉 광열처리(Direct-contact photothermal annealing)’ 합성 플랫폼을 개발했다고 20일 밝혔다.</p> <p contents-hash="72e07dc05654d6eac8bf8d98d341c45509700c51de6ca71461ae80d25ea1991a" dmcf-pid="xgBSa4ZvaZ" dmcf-ptype="general">연구진은 제논(Xenon) 램프에서 나온 강한 빛을 단 0.02초 비춰 순간적으로 섭씨 3000도의 열을 내는 기술을 구현했다. 이 빛의 열로 단단한 ‘나노다이아몬드’를 전기가 잘 통하고 촉매에 적합한 ‘탄소 나노어니언(Carbon Nanoonion)’으로 바꾸는 데 성공했다.</p> <p contents-hash="a502e0800a39f3f2f86affe60ba9e0457242bec47cf966dae986f88e3723bce5" dmcf-pid="yFw63hiPoX" dmcf-ptype="general">나노다이아몬드는 말 그대로 다이아몬드 구조를 가진 미세한 탄소 입자(지름 수나노미터 수준)다. 단단하고 화학적으로 안정적이어서 잘 변하지 않지만, 이런 특성 때문에 다른 물질로 바꾸기 어려웠다.</p> <p contents-hash="61bab49ffb7b9916f38284c100767b02488203bd8e559bd6320d24dede69f618" dmcf-pid="W3rP0lnQgH" dmcf-ptype="general">탄소 나노어니언은 탄소 원자가 양파처럼 여러 겹으로 쌓인 구형 소재로, 전기 전도성이 뛰어나 촉매를 지탱하는 데 적합하다. 문제는 이 소재를 만든 뒤 다시 금속 촉매를 부착해야 하는 복잡한 공정이 필요했고, 열선으로 가열하는 기존 열처리 방식은 에너지 낭비가 크고 시간이 오래 걸렸다는 점이었다.</p> <p contents-hash="da4c671383cfbe031ce08d71a7514811a8cf6d2ec8e9f283e0722a37fd507477" dmcf-pid="Y0mQpSLxaG" dmcf-ptype="general">연구진은 이런 한계를 ‘광열효과(Photothermal effect)’로 해결했다. 나노다이아몬드에 빛을 잘 흡수하는 검은색 카본블랙(Carbon black)을 섞고 강한 빛을 터뜨리자, 0.02초 만에 나노다이아몬드가 탄소 나노어니언으로 전환됐다. 컴퓨터 시뮬레이션 결과, 이 과정은 물리적으로 충분히 가능한 것으로 확인됐다.</p> <p contents-hash="e29b6d8ce3e0baff5c01fe129810fbcda8661bfab48b8b20611358a834acfc13" dmcf-pid="GpsxUvoMkY" dmcf-ptype="general">연구진은 이 과정에서 촉매 기능도 동시에 구현했다. 백금(Pt), 코발트(Co), 니켈(Ni) 등 금속 원료를 함께 넣으면 금속이 원자 단위로 쪼개져, 갓 생성된 탄소 나노어니언 표면에 하나씩 달라붙는다. 빠른 냉각 덕분에 원자들이 다시 뭉치지 않아, 소재 합성과 촉매 기능화가 한 번에 끝난다.</p> <p contents-hash="366c4222ee18ecc2226ff25c677fab98ade9c722a149e25c7c34011cab685937" dmcf-pid="HUOMuTgRcW" dmcf-ptype="general">연구진은 이 방식으로 8종의 고밀도 단일원자 촉매를 성공적으로 합성했다. 그중 ‘백금 단일원자 촉매–탄소 나노어니언’은 기존보다 6배 높은 효율로 수소를 생산하면서도 백금 사용량을 획기적으로 줄였다.</p> <p contents-hash="36363b0d1ea884ff1aa346305752d80b5602d5e88cbd9619c33f78a0da9034e6" dmcf-pid="XIR3Cob0cy" dmcf-ptype="general">김 교수는 “기존 열처리보다 에너지 소비를 1000배 이상 줄인 초고속 합성 기술로, 수소 에너지뿐 아니라 가스 센서·환경 촉매 등 여러 분야의 상용화를 앞당길 수 있을 것”이라고 말했다.</p> <p contents-hash="b2ef22e82e7d7d9ad3f3200d7b784859ce0f39451daf689a45922aa1fa3ebb77" dmcf-pid="ZCe0hgKpNT" dmcf-ptype="general">이번 연구 결과는 미국화학회(ACS)에서 발간하는 나노·화학 분야 국제 학술지 ‘ACS Nano’ 9월호 속표지 논문으로 게재됐다.</p> <p contents-hash="ea8efecb09633a858dd152370ed57e8183b8fc391c615f0698d2e59a95a3b598" dmcf-pid="5hdpla9Uov" dmcf-ptype="general">참고 자료</p> <p contents-hash="be19c1a3b51a8c88161356d5581551b1d3f2cf3ebff76cd8cdc1d285e85a8a52" dmcf-pid="1lJUSN2uoS" dmcf-ptype="general">ACS Nano(2025), DOI: 10.1021/acsnano.5c11229</p> <p contents-hash="52c735ac5e694d5351066f6e8bd94c0bf1f1fdd1595520f9e3a3d8f78d698c36" dmcf-pid="tSiuvjV7kl" dmcf-ptype="general">- Copyright ⓒ 조선비즈 & Chosun.com -</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 조선비즈. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 "게임은 질병 아니다" 李 대통령 발언에…게임협단체 "환영" 10-20 다음 스타링크 위성, 6년만에 1만기…지구 궤도를 덮었다 10-20 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
