비싼 백금 63% 덜 쓰고도 안정적…수소 생산 촉매 기술 개발 작성일 11-02 14 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">보도기사</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="xAs5ITd8zz"> <p contents-hash="2ca9a3f8de258cfa1f93e19f72980a1ef26e04bd4c5f50cbee54f13f0864858f" dmcf-pid="yU9nVQHlU7" dmcf-ptype="general">백금 원자 위치 미리 설계해 함량 14.9% 달성…고함량·안정성 동시 확보<br>수소 생산 장치서 백금 사용량 63% 줄여…500시간 운전에도 안정성 확인</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="d34c6ec4be6d373ce9b2a225024bb96481be0285e5029005709d12f05eb51946" dmcf-pid="Wu2LfxXS3u" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="망상 배위 전략을 이용한 고함량 백금 단원자 촉매 합성 모식도" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202611/02/551724-22lyJQR/20261102173402414lrre.jpg" data-org-width="600" dmcf-mid="P9EYwCQ93B" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202611/02/551724-22lyJQR/20261102173402414lrre.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 망상 배위 전략을 이용한 고함량 백금 단원자 촉매 합성 모식도 </figcaption> </figure> <p contents-hash="f921d329efd3da3493c26ce867c406fc252e97575cd49299451f9404e7d379be" dmcf-pid="Y7Vo4MZvFU" dmcf-ptype="general"><br>비싼 백금을 적게 사용하면서도 안정적으로 수소를 생산할 수 있는 새로운 촉매 합성법이 국내 연구진에 의해 개발됐습니다.</p> <p contents-hash="7e21190a3aac4d786b6729b5ff177bab76d09b5e40f6a32afd04905f6d8874f3" dmcf-pid="GZUQ79lwup" dmcf-ptype="general">기초과학연구원(IBS)은 나노입자 연구단 현택환 단장과 성영은 부단장, 고려대 이병훈 교수, 경희대 김민호 교수 공동연구팀이 백금 함량을 14.9%까지 높이면서도 원자들을 고르게 분산시키는 단원자 촉매 합성법을 개발했다고 밝혔습니다.</p> <p contents-hash="932fe7b0bb6c4f2ce6ecf74f27758910ffe189a1483f82a3002d0ea73265517e" dmcf-pid="H5uxz2Sr70" dmcf-ptype="general">◆ 백금 원자마다 '지정석'…함량 14.9%까지 높여</p> <p contents-hash="dece0dca3e26b90aa5b80f50a8d3600e8cfe9f8e56a67f5e56cfbaf15f46da06" dmcf-pid="X17MqVvm33" dmcf-ptype="general">촉매는 화학반응을 촉진하는 물질로, 수소 생산부터 자동차 배기가스 정화까지 다양한 분야에서 사용됩니다. </p> <p contents-hash="906644786e2ad3b8774101584cc8704cc732547eab3dcd9a88bcdc395fa5e157" dmcf-pid="ZtzRBfTsFF" dmcf-ptype="general">특히 백금은 촉매 성능이 뛰어나지만 가격이 비싸 적은 양으로 높은 효과를 내는 기술이 중요합니다. 이에 따라 백금을 큰 입자 대신 원자 하나씩 분산시켜 반응에 더 많이 활용하는 '단원자 촉매'가 주목받아 왔습니다.</p> <p contents-hash="602c785f096479d6cb8d37f6a6bdd6ff43c0db54343e3622ff6942379615ec58" dmcf-pid="5Fqeb4yO0t" dmcf-ptype="general">그러나 백금 함량을 높이면 원자들이 서로 뭉치기 쉽고, 고온에서는 큰 입자로 성장해 촉매 성능이 떨어질 수 있다는 문제가 있었습니다. 기존에는 이를 막기 위해 백금 원자들을 멀리 떨어뜨려 놓았지만, 이 경우 백금 함량이 대체로 1% 미만에 머무르는 한계가 있었습니다.</p> <p contents-hash="4c10dfd066d0ac826cee06924452b614bd08bb1d107b9dd00246cca741f4b2a3" dmcf-pid="13BdK8WIF1" dmcf-ptype="general">연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 촉매를 만들기 전부터 백금 원자의 위치와 결합을 설계하는 '망상 배위' 전략을 개발했습니다. 금속과 유기물이 규칙적인 그물 구조를 이루는 '금속-유기 골격체'를 활용해 세륨과 산소로 구성된 원자 집합체에 백금 원자를 하나씩 고정한 것입니다.</p> <div contents-hash="1a29ef70cebd1da330d33e42fe6c4114adad60ea2566ff48767d9df15f41c220" dmcf-pid="t0bJ96YCz5" dmcf-ptype="general"> 마치 공연장 지정석에 관객을 한 명씩 앉히듯 백금 원자의 자리를 미리 정한 뒤, 열처리를 거쳐 세륨 산화물인 '세리아' 촉매로 완성했습니다. 그 결과 전체 촉매 무게의 14.9%를 백금으로 채우면서도 원자들이 낱개로 고르게 분산된 상태를 구현하는 데 성공했습니다. </div> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="c15a10f0013bd6471da4c1008f43fb1dab6bf44b6349d989ec722b65c89c19c1" dmcf-pid="FpKi2PGhpZ" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="고함량 백금 세리아 촉매의 수전해 장기 구동 성능 및 내구성 평가" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202611/02/551724-22lyJQR/20261102173402565ypsi.jpg" data-org-width="600" dmcf-mid="QpBdK8WIFq" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202611/02/551724-22lyJQR/20261102173402565ypsi.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 고함량 백금 세리아 촉매의 수전해 장기 구동 성능 및 내구성 평가 </figcaption> </figure> <div contents-hash="ee36cbfaecb5c85231a2eed806a4320bb75fb1b447c4609051bd03cc05145a0d" dmcf-pid="3U9nVQHl0X" dmcf-ptype="general"> <div> <br>◆ 백금 사용량 63% 줄이고 안정성 높여…500시간 검증 <br> <br>연구팀은 개발한 촉매가 고온에서도 안정적으로 유지되는지 확인하기 위해 수소 환경에서 300\~500℃의 열처리 실험을 진행했습니다. <br> <br>그 결과 백금 원자들이 작은 군집을 형성하기는 했지만, 큰 입자로 성장하는 현상은 억제됐습니다. 백금과 세리아 사이의 강한 결합이 원자들이 뭉쳐 커지는 것을 막은 것입니다. <br> <br>연구팀은 이어 고온 처리한 촉매를 물을 전기로 분해해 수소를 만드는 '고분자전해질막 수전해 장치'에 적용했습니다. 500시간 동안 장치를 가동한 결과, 촉매의 구조적 안정성이 유지되는 것으로 나타났습니다. <br> <br>특히 전극에 사용한 백금량은 기존 상용 촉매보다 약 63% 적었으며, 성능 저하를 나타내는 전압 상승 속도도 약 4분의 1 수준에 그쳤습니다. 적은 양의 백금으로도 안정적인 수소 생산이 가능하다는 점을 실험적으로 확인한 것입니다. <br> <br>◆ 수소 생산 넘어 자동차 배기가스 정화까지 활용 기대 <br> <br>이번 연구는 촉매를 완성한 뒤 금속 원자를 붙이는 기존 방식에서 벗어나, 합성 초기부터 원자의 위치와 결합을 설계했다는 점에서 의미가 있습니다. 연구팀은 이러한 합성 전략을 백금뿐 아니라 이리듐과 로듐 등 다른 귀금속에도 적용할 수 있을 것으로 보고 있습니다. <br> <br>공동 교신저자인 이병훈 교수는 "이번 연구의 핵심은 촉매를 만들기 전부터 금속 원자의 자리를 정하고 결합을 설계해, 촉매의 높은 금속 함량과 안정성을 함께 확보한 것"이라며 "백금뿐 아니라 이리듐과 로듐에도 적용할 수 있어, 다양한 귀금속 촉매를 개발하는 합성 전략으로 활용될 수 있다"고 말했습니다. <br> <br>현택환 IBS 나노입자 연구단장은 "수소 생산 장치에서 확인한 성과는 이번 합성 전략의 활용 가능성을 보여주는 한 사례"라며 "향후 화학 원료 생산과 자동차 배기가스 정화 등 다양한 분야로 적용을 넓혀, 귀금속을 효율적으로 사용하면서 오래 작동하는 촉매를 개발하는 데 기여할 것으로 기대한다"고 밝혔습니다. </div> </div> <p contents-hash="d7a88e01f1a1621125f91a12139fd890ae247383c33a5c8182bd3fb87fab42db" dmcf-pid="0u2LfxXSFH" dmcf-ptype="general">(사진=기초과학연구원) </p> <p contents-hash="60fd5d8845c42dea20fc4ddbf93f51bd817bab7f6ef33c2f333d616f09a37289" dmcf-pid="pu2LfxXS0G" dmcf-ptype="general">조형준 취재 기자 | brotherjun@tjb.co.kr</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © TJB </p> 관련자료 이전 즉흥 연주의 묘미를 담은 Cento를 개발한 1인 개발사 Hoshimadara Lab 11-02 다음 인류에게 유용한 AI는 '작고 저렴한 AI' 11-02 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
