UNIST(울산과학기술원)는 에너지화학공학과의 권영국 교수팀이 성균관대, DGIST 연구진과 공동으로 촉매입자에 머리카락 굵기 10만분의 1 수준보다 더 가는 초미세 균열을 내는 특수기술을 이용해 고성능 주석 산화물 촉매를 개발했다고 1일 밝혔다.
이 초미세 균열 사이에 반응물이 갇히면서 반응에 필요한 에너지가 줄고 반응 부산물 생성은 효과적으로 억제됐다.
신재생에너지 전력을 이용해 이산화탄소를 고부가가치 물질로 변환하는 기술은 환경문제와 에너지문제 등을 동시에 해결할 수 있어 최근 주목받고 있다.
연구팀은 값싼 비귀금속 주석(Sn) 기반 촉매를 고성능 개미산 생산 촉매로 탈바꿈시켰다. 개미산은 식품, 가죽처리, 제약산업에 널리 쓰이며 최근에는 연료전지 연료와 수소저장체로도 주목받는 물질이다.
개발된 촉매는 기존 상용 주석 산화물 소재와 비교해 에너지소모(과전압)가 적고 개미산의 생산속도가 19배 이상 향상됐다. 반응 부산물(수소) 생성도 70% 줄었다. 주석 촉매 입자에 초미세 균열을 내기 위해서 양이온 주입 기술을 썼다.
연구팀은 최적의 미세균열 크기도 찾아냈다. 미세균열의 크기가 6Å(옹스트롬, 원자 2~3개 크기) 수준일 때 개미산 생성속도와 선택성이 향상되고 부산물 생성이 효과적으로 억제됐다.
권영국 교수는 “본 연구에서 제안한 기술은 다양한 전기화학 촉매 연구 분야로 확장이 가능해 의의가 크다”라고 설명했다.
한편 연구 결과는 재료공학·전기화학 분야의 세계적 권위지인 어드밴스드 펑셔널 머티어리얼즈에 온라인 공개됐다. 차형석기자 stevecha@ksilbo.co.kr
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