GIST, 비싼 백금 ‘덜’ 쓰고 수소 ‘더’ 만드는 차세대 촉매 개발 작성일 04-08 22 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">수소 생산 효율 극대화한 차세대 촉매 기술 개발<br>전극 표면을 넘어 내부 전체까지 반응하도록 해</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="PbXuODb0CC"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="eadc4461dc1e534df13f25c6664d675d1f3280dcbebf134b7c3bf2e1b6ba560e" dmcf-pid="QKZ7IwKpWI" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="촉매 작동 개념도. 윤명한 교수 연구팀은 ‘피도트 피에스에스(왼쪽)’을 활용해 촉매 반응을 전극 표면에서 내부 전체로 확장했다. GIST 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202604/08/seouleconomy/20260408062127604ogxt.jpg" data-org-width="1200" dmcf-mid="fm4Jp1gRCv" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202604/08/seouleconomy/20260408062127604ogxt.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 촉매 작동 개념도. 윤명한 교수 연구팀은 ‘피도트 피에스에스(왼쪽)’을 활용해 촉매 반응을 전극 표면에서 내부 전체로 확장했다. GIST 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="992631ab1dc62b58e19e80a19cf9c052804d7ce0aa5577780b6b1ca7f58f122c" dmcf-pid="x95zCr9USO" dmcf-ptype="general">국내에서 적은 양의 백금으로도 수소 생산 효율을 크게 높일 수 있는 촉매 기술이 개발됐다.</p> <p contents-hash="04aaf9d3d50ae41e5ee431edbdd92152f15d7f2df560eef361d4a3b356dec89e" dmcf-pid="ysnEfbsATs" dmcf-ptype="general">8일 과학계에 따르면 광주과학기술원(GIST) 신소재공학과 윤명한 교수 연구팀은 최근 수소 생산에 필수적이지만 값비싼 백금 촉매의 성능을 크게 높이는 차세대 촉매 기술을 개발했다.</p> <p contents-hash="c5278b5585e71b4063691989c26a94962d389677940e53fcacbca16f6ca4f435" dmcf-pid="WOLD4KOclm" dmcf-ptype="general">일반적으로 물을 전기분해해서 수소를 만들 경우 ‘백금’이 최고 성능 촉매로 평가된다. 하지만 비싼 가격 탓에 전극 표면에만 얇게 발라서 쓰는 경우가 대부분이었다. 결국 실제 반응도 전극의 표면에서만 나타났고, 시간이 지나면 입자가 뭉치거나 떨어져 성능이 저하되는 문제도 있었다.</p> <p contents-hash="fd4db7fb9186a6fde03ee9dac559afe6c8c492f96d443e49125afb00cc7bdffe" dmcf-pid="YIow89Iklr" dmcf-ptype="general">이 한계를 극복하기 위해 연구진은 ‘촉매가 작동할 수 있는 공간 자체’를 전극 내부까지 확장 하는 새로운 전략을 제시했다. 핵심 기술은 전도성 고분자 필름인 ‘피도트 피에스에스(PEDOT:PSS)’이다. 이 필름은 전기가 잘 통하면서 내부에 미세한 빈 공간이 있는 구조로 이뤄졌다.</p> <p contents-hash="e5c0bcdcf2560e7b1c7823e7a674e5de64bee297dd2133c44aab3929d4dc21a5" dmcf-pid="GCgr62CECw" dmcf-ptype="general">연구진은 전기가 잘 통하고 물속에서 부풀 수 있도록 설계한 머리카락 굵기의 1000분의 1 수준(약 60 나노미터(nm))의 매우 얇은 피도트 피에스에스 필름을 황산으로 처리해, 전도성이 낮은 성분을 제거하고 내부에 미세 통로가 형성된 ‘다공성 나노섬유 구조’로 만들었다.</p> <p contents-hash="28a340ba3e6de62ad34d06c5fbdf2da7311120da21920dd19985744403c51ac3" dmcf-pid="HAQoz0AilD" dmcf-ptype="general">전극을 마치 스펀지와 같은 다공성 구조로 만들어 물속에서 구조를 유지하면서도 적절히 팽창하도록 한 것이다. 이 경우 내부 통로로 전하와 이온이 자유롭게 이동할 수 있고, 백금 역시 필름 내부 깊숙이 침투해 나노 입자로 자리잡게 된다. 또한 연구팀은 백금 이온이 포함된 용액에서 ‘펄스 전류 전기전착’ 공정도 적용해 백금이 필름 내부까지 고르게 스며들어 더욱 균일하게 형성되도록 만들었다.</p> <p contents-hash="87b51e2189136bfe56b4f09e7c1df18d8db143db27d3b9f2ba8fedae04fb4ef0" dmcf-pid="XcxgqpcnyE" dmcf-ptype="general">연구팀은 동일한 양의 백금 사용량을 기준으로 새로운 촉매 기술을 적용한 결과 실제 반응에 참여하는 면적(ECSA)이 기존 대비 2.4배 이상 확대된 것을 확인했다. 백금 1g당 촉매 성능도 약 3.2배 향상됐다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="e7905e8af9b7d0d4b03af9b966465e9729049d9748cb994920f7fb7685e32989" dmcf-pid="ZkMaBUkLyk" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="(왼쪽부터) 윤명한 신소재공학과 교수, 이다영 박사. 사진= GIST 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202604/08/seouleconomy/20260408062129144tzqi.jpg" data-org-width="1200" dmcf-mid="6L5zCr9UWh" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202604/08/seouleconomy/20260408062129144tzqi.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> (왼쪽부터) 윤명한 신소재공학과 교수, 이다영 박사. 사진= GIST 제공 </figcaption> </figure> <p contents-hash="520fbb5713d663ebf8495eb4ebe8ec301d323f1930468c3d4b7181d2410c739f" dmcf-pid="5ERNbuEoyc" dmcf-ptype="general">이번 연구는 전자소자·센서·에너지 장치의 전극 재료로 널리 쓰이는 고분자의 수중 안정성과 전도성을 높이는 동시에, 적은 양의 귀금속으로도 높은 활성과 반응 속도를 구현하는 새로운 설계 전략을 제시했다는 점에서 의미가 있다.</p> <p contents-hash="69c985e2b8390a5741a44640a0354270808857bc3054fdab5d6c9b32a64f6ad0" dmcf-pid="1DejK7DgCA" dmcf-ptype="general">윤명한 교수는 “이번 연구는 백금을 전극 표면에만 올리는 기존 방식에서 벗어나, 전극 구조 자체를 설계해 반응 공간을 내부까지 확장함으로써 귀금속 촉매의 활용 효율을 극대화한 사례”라며 “적은 양의 백금으로도 높은 성능을 구현할 수 있어 수소 생산, 연료전지, 다양한 전기화학 에너지 변환 기술은 물론 바이오·생체 친화 전기화학 장치에도 폭넓게 활용될 수 있을 것”이라고 밝혔다.</p> <p contents-hash="44607a29da3c3c7ff4c287a07a71877f1a6837bb39da1cfa1867b4d876489e81" dmcf-pid="twdA9zwaTj" dmcf-ptype="general">장형임 기자 jang@sedaily.com</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 서울경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 앤트로픽이 쏘아올린 보안 AI…사이버보안주, 기회와 위기 동시에 왔다 04-08 다음 알카라스 "언젠가 세계 1위 자리 잃을 것, 방어할 포인트 너무 많아" 04-08 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
