100년 촉매 연구의 빈틈 찾았다…화학결합 새 원리 발견 작성일 10-30 43 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">촉매 설계의 ‘숨은 변수’ 발견<br>멀리 떨어진 원자도 촉매에 영향<br>더 정교한 촉매 설계 가능해져</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="BeEmts8BWT"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="f50221d09516d03d17598e09b8f50c3344a3e15d205d8b866c21ebed0fe1ffeb" dmcf-pid="bdDsFO6blv" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="기초과학연구원(IBS) 양자나노과학 연구단과 막스플랑크 다학제과학연구소 공동연구팀이 촉매 설계의 새로운 변수를 발견해 국제학술지 사이언스에 논문을 게재했다. [사진=IBS]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202610/30/mk/20261030113908980xpoy.png" data-org-width="700" dmcf-mid="qI53Q0EoTy" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202610/30/mk/20261030113908980xpoy.png" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 기초과학연구원(IBS) 양자나노과학 연구단과 막스플랑크 다학제과학연구소 공동연구팀이 촉매 설계의 새로운 변수를 발견해 국제학술지 사이언스에 논문을 게재했다. [사진=IBS] </figcaption> </figure> <div contents-hash="0e7ba6fb5d6ac5ea1c1308490daad2bc7c5bfd0eecc1927bd1475ada13f23219" dmcf-pid="KJwO3IPKvS" dmcf-ptype="general"> 100년 넘게 이어진 촉매 연구의 통념이 깨졌다. 인류가 지금까지 사용해 온 촉매 설계 방법이 불완전했던 것으로 드러났다. 화학반응을 촉진하는 금속 촉매가 예상보다 훨씬 멀리 떨어진 원자에도 영향을 받는다는 사실이 밝혀졌다. 부정확했던 촉매 설계 방법을 개선해 앞으로는 정교하게 설계된 촉매로 산업 공정의 효율을 높일 것으로 기대된다. </div> <p contents-hash="135649fcb54be67f907a247b0506a0e74202abe00d3d7d4bce7b0571c10c9575" dmcf-pid="9irI0CQ9Sl" dmcf-ptype="general">기초과학연구원(IBS) 양자나노과학 연구단과 막스플랑크 다학제과학연구소 공동연구팀은 금속 촉매와 분자의 화학 결합이 결합 지점에서 수 나노미터 떨어진 원자 구조의 영향을 받는다는 사실을 규명했다고 30일 밝혔다. 이번 연구 성과는 국제학술지 사이언스에 게재됐다.</p> <p contents-hash="dc6de469e51ea5e5c37d8aa82bde9c9bac442c18791330d4d29f477ef315d970" dmcf-pid="2nmCphx2vh" dmcf-ptype="general">촉매는 화학반응에 필요한 에너지를 낮춰 반응을 촉진하는 물질이다. 각종 현대 산업의 핵심 기반으로, 효율을 조금만 높여도 막대한 경제적 이익을 얻는다. 2000년대 들어 원자 구조와 전자 상태를 계산하는 정밀 설계가 본격화됐다. 핵심은 반응물질이 촉매에 적절한 세기로 결합하도록 만드는 것이다. 그동안은 주로 분자가 결합하는 지점의 원자 구조에만 주목해 왔다.</p> <p contents-hash="165d6f6c15355284dd9291a02fe3315223123303eea65e953360cf34d1e05d87" dmcf-pid="VwYZf5NdCC" dmcf-ptype="general">이번 연구 성과는 결합 지점뿐만이 아니라 결합 지점에서 수 나노미터 떨어진 거리에 있는 원자도 중요하다는 사실을 처음으로 규명했다. 촉매 설계의 지평을 한 단계 넓히는 발견이다. 지금까지는 불완전한 원리로 촉매를 설계했고, 주변 원자까지 고려해야 정확한 촉매 설계가 가능하다는 의미이기 때문이다.</p> <p contents-hash="860bd15e72b687aa0834e6daf9bf293eb501b83599c0198a3e694b359cd0d626" dmcf-pid="frG541jJTI" dmcf-ptype="general">연구에 따르면 금속(백금) 촉매의 화학 결합은 분자 종류에 따라 4~7 나노미터 떨어진 원자의 영향을 받는 것으로 나타났다. 원자 수십 개를 나란히 늘어놓은 정도의 거리다. 원래는 결합 지점 주변의 원자 2~3개 정도가 화학 결합의 세기를 결정한다는 게 학계의 상식이었다. 그런데 실제로는 훨씬 더 많은 원자가 영향을 미치는 것이다.</p> <p contents-hash="d88d96737c216fc85c6d141ab4e662746178d47d4e9c50e850220862229388c1" dmcf-pid="4mH18tAiWO" dmcf-ptype="general">떨어져 있는 원자는 결합 안정성에 영향을 미칠 정도로 영향력이 크다. 실험 결과, 백금 원자 약 25개를 늘어놓은 거리인 7 나노미터 밖의 원자도 촉매와 분자의 결합에 영향을 미쳤다. 결합 에너지는 약 0.2전자볼트(eV) 변했는데, 이는 분자 하나가 갖는 열에너지의 약 8배다. 촉매 설계에서는 무시할 수 없는 차이다.</p> <p contents-hash="efd4cf801727c80a3960f86330a2a12b33ebcdfeb4795c8f18a1aed3fe5ca6b4" dmcf-pid="8sXt6FcnSs" dmcf-ptype="general">지금까지 중요한 변수를 빼먹고도 촉매를 설계하고 사용할 수 있었던 건 수많은 실험과 시행착오가 동반됐기 때문이다. 설계 후 반복 실험을 통해 성능을 최적화했다. 연구를 주도한 드미트리 보로딘 IBS 양자나노과학 연구단 그룹리더는 “촉매를 최적화하는 또 다른 변수를 발견했고, 성능을 상당히 개선할 수 있을 것”이라고 했다.</p> <p contents-hash="6c685f67f9065b014f12a6deca7159732d49b9de8e1018af7d21c6dad64c92b4" dmcf-pid="6OZFP3kLWm" dmcf-ptype="general">특히 최근 인공지능(AI)을 통한 촉매 설계가 활발해졌다는 점에서 이번 연구 의의는 더 크다. AI가 정확한 원리를 학습할수록 결과물의 정확도도 높아지기 때문이다. 보로딘 그룹리더는 “AI는 기초 지식이 필요한데 이번 연구가 지식의 범위를 확장한 것”이라며 “앞으로 더 나은 촉매를 발견할 수 있을 것으로 기대한다”고 했다.</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 매일경제 & mk.co.kr. 무단 전재, 재배포 및 AI학습 이용 금지</p> 관련자료 이전 “에어컨 바람인데 춥지 않네”…LG가 선보인 ‘보송한 냉방’의 비밀 10-30 다음 [AI 고속도로] AI에 클라우드 판 '흔들'…구글·MS 맹추격에 아마존 1위 수성 '비상' 10-30 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
