UNIST는 신소재공학과 조승호 교수팀이 UNIST 에너지화학공학과 안광진 교수, UNIST 반도체소재·부품대학원 정후영 교수, 서울대학교 한정우 교수팀과 함께 층상 티타네이트(layered titanate)의 층간에 알칼리 금속부터 희토류에 이르는 총 42종의 금속 중 원하는 금속을 쉽게 삽입할 수 있는 합성 방법을 개발했다고 14일 밝혔다.

층상 티타네이트는 배터리 전극이나 촉매 지지체로 각광 받는 소재지만, 고온의 열처리와 강산을 이용한 세척 과정을 거쳐야 금속 이온을 넣을 수 있고 삽입 가능한 금속의 종류도 제한적이라는 한계가 있었다. 연구팀은 수산화암모늄 용액을 이용한 새로운 합성법을 개발했다.

수산화암모늄 용액 속에 녹아 있는 티타늄 산화물의 원료 성분들이 화학반응을 통해 층상 구조로 조립되는 상향식 합성법이다. 이 합성법은 알칼리 금속부터 희토류 금속에 이르는 총 5개 그룹 42가지 금속 원소를 삽입할 수 있을 정도로 범용성이 뛰어나며, 총 30종 이상의 금속 원소를 동시에 삽입할 수 있다.

연구팀은 개발된 합성법으로 로듐 촉매의 지지체를 만들어 상용화 가능성도 검증했다.

공동 연구팀은 “이번 연구는 42종의 금속 원소를 자유자재로 활용할 수 있는 방대한 ‘라이브러리’를 구축한 기반 기술이라는 데 큰 의의가 있다”고 설명했다.

이어 “실제 촉매 공정의 생산성 향상과 비용 절감에 기여할 뿐만 아니라, 이차전지나 커패시터같은 차세대 에너지 저장 소재의 성능 개선에도 즉각적인 응용이 가능해 향후 파급효과가 매우 클 것으로 기대된다”고 덧붙였다.

연구 결과는 재료 분야의 저명 국제 학술지인 ‘어드밴스드 머터리얼즈’(Advanced Materials)에 지난달 26일 온라인 게재됐다. 이다예기자