값비싼 '백금' 하나도 낭비 않고 수소 생산에 쓴다 작성일 01-07 36 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="t0VIamJ6MY"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="7311caef3fb0a73d11d64ce7001921cbb10ce0c08e07a6ddfdfd7aa4a4ebcf50" dmcf-pid="FpfCNsiPeW" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="백금(Pt) 원자의 구조적 안정성에 따른 수소 생산의 차이를 보여주는 개념도. 한국연구재단 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202601/07/dongascience/20260107120208272vlju.png" data-org-width="680" dmcf-mid="1T3aPL2unG" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202601/07/dongascience/20260107120208272vlju.png" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 백금(Pt) 원자의 구조적 안정성에 따른 수소 생산의 차이를 보여주는 개념도. 한국연구재단 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="5ab18dfaef1c16a63678752438a941a15a982a403e5dc2e1ddd269576d94e0fc" dmcf-pid="3U4hjOnQMy" dmcf-ptype="general">값비싼 백금(Pt) 원자를 단 하나도 낭비하지 않고 모든 원자가 수소 생산 반응에 참여하도록 만드는 소재 활용 기술이 개발됐다. 자연계의 물리적 본능인 뭉침 현상을 원자 수준에서 해석하고 제어해 낸 결과다.</p> <p contents-hash="7cf55df15d40b2effe68d6407729e2ec4543a9031b84168ea884190bb04fc1b4" dmcf-pid="0u8lAILxJT" dmcf-ptype="general">한국연구재단은 유성주 아주대 교수팀이 수소 생산 촉매의 성능을 결정짓는 백금 원자를 서로 뭉치지 않는 단일원자 상태 그대로 유지하는 기술을 개발해 소재 효율을 이론적 한계치까지 끌어올리는 데 성공했다고 7일 밝혔다. </p> <p contents-hash="9821cbb5817686ad6d6c94f95703801263513edc1e330afba0997cea14566bde" dmcf-pid="p76ScCoMnv" dmcf-ptype="general">단일원자는 금속 입자를 더 이상 쪼갤 수 없는 단위다. 단일원자 촉매는 원자 하나 수준으로 분산시켜 만든 촉매다. </p> <p contents-hash="f3816a66abdbe492f5b23f8a334cbf1e5a6e739933af2b3309212659ca961416" dmcf-pid="U76ScCoMLS" dmcf-ptype="general">나노입자 형태의 백금은 수소 생산을 촉진하는 뛰어난 촉매 역할을 하지만 값이 비싸 비용 부담이 크다는 한계가 있다. 또한 입자 내부의 원자들이 화학 반응에 직접 참여하지 않아 효율이 낮다. </p> <p contents-hash="7f1ccb55b292dcb4d1df771a240bfd11fe529c421e379a4908c9a50b98cac97a" dmcf-pid="uzPvkhgRLl" dmcf-ptype="general">백금을 원자 하나 수준으로 쪼개어 넓게 펼치면 모든 원자가 표면에 노출돼 반응하기 때문에 효율을 극대화할 수 있다. 문제는 백금은 불안정한 원자 상태를 견디지 못하고 다시 뭉치려는 강한 성질이 있어 수소 생산 성능이 급격히 떨어진다는 것이다. </p> <p contents-hash="9822c7332b05bd87ff64320c35d8d6ea18c22e44c7eeaa5aae65c96f40f08a6d" dmcf-pid="7qQTElaenh" dmcf-ptype="general">연구팀은 실제 반응 구동 환경에서 백금 원자들이 서로 뭉치지 않고 최상의 성능을 유지할 수 있는 구조적 임계점을 찾아냈다. 구조적 임계점이란 백금 원자가 '하나씩 떨어져 있는 상태'를 유지할 수 있는 최대 한계치를 가리킨다. 찾아낸 임계점을 활용해 백금 원자가 뭉치는 것을 원천 차단하고 투입된 모든 백금이 100% 반응 표면에 노출되도록 했다. </p> <p contents-hash="f40fd34e46a54e98c249f8424a946280fc9ba8bf15e0936acb5c1cd34520cad3" dmcf-pid="zBxyDSNdiC" dmcf-ptype="general">그 결과 단 1g의 백금만으로도 기존 나노입자 82g에 해당하는 수소 생산 능력을 발휘했다. 촉매의 질량당 활성을 획기적으로 향상시킨 결과로 최소한의 백금 사용으로 수소 생산 비용을 크게 절감할 수 있음을 시사한다.</p> <p contents-hash="1b97472ce0cc608ac8ac838e0f608620d42a5a197b8252346a6a12346fca264d" dmcf-pid="qbMWwvjJRI" dmcf-ptype="general">특히 연구팀이 개발한 기술을 활용하면 복잡한 공정 없이 비교적 간단한 합성으로 촉매 제조가 가능하다. 장시간의 구동 실험에서도 성능 저하 없이 안정적인 수소 생산 효율을 유지할 수 있다. </p> <p contents-hash="a05b4d1e441dc6bbcbd34905fbfbdea977ca2426260113be0f8dddec67081181" dmcf-pid="BKRYrTAiJO" dmcf-ptype="general">이번 연구는 소재의 물리적 한계를 예측하고 제어해 태양광을 직접 활용하는 수소 생산 시스템의 효율과 내구성을 동시에 확보했다는 데 큰 의미가 있다. </p> <p contents-hash="af487a138243e1b4dac55b672c6a85f3e148822a3df9c162b4784e25b0e35754" dmcf-pid="b9eGmycnLs" dmcf-ptype="general">유성주 교수는 “이번 성과는 촉매의 성능 저하 원인을 원자 수준에서 이해하고 단순하면서도 본질적인 해결 전략을 제시한 것”이라며 “고가의 귀금속 활용도를 극대화함으로써 다양한 친환경 에너지 공정의 비용을 낮추는 데 기여할 것”이라고 설명했다. </p> <p contents-hash="ca1d7adc4e4d11a737e35449e2d9e2701124e1bc0be7865b5dd97529fed133aa" dmcf-pid="K2dHsWkLem" dmcf-ptype="general">연구성과는 국제학술지 ‘앙게반테 케미(Angewandte Chemie)’에 지난해 12월 17일 온라인 게재됐다.</p> <p contents-hash="79c9605a5d6205efccb969b11951731a4f60df70e4ecdd884c1c2dad4ed8c50e" dmcf-pid="9VJXOYEoir" dmcf-ptype="general"><참고자료><br> -DOI10.1002/anie.202522214</p> <p contents-hash="f852e0262636bdd06d1e1a9984cd3d03ed0abd1e4b7553ff07ed4a014100da03" dmcf-pid="2fiZIGDgnw" dmcf-ptype="general">[이채린 기자 rini113@donga.com]</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 루닛, 자금 조달 800억원 논란에 주가 뚝…"딜 클로징 전" 01-07 다음 1월 '대한민국 과학기술인상'에 정명수 파네시아 대표, AI 혁신 아이콘 01-07 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
