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수소생성 위한 친환경·고성능 촉매 개발
이름 : 관리자 | 작성일 : 2018.11.13 09:05 | 조회수 : 325

KBSI 이중수차보정투과전자현미경 및 분석법 활용

수소생성 위한 친환경·고성능 촉매 개발

고려대·UNIST와 공동연구 성과, Advanced Materials에 논문 게재


□ 국내연구진이 공동연구를 통해 환경오염 없이 수소연료를 생산할 수 있는

   고성능 나노입자 촉매 개발에 성공했다.


<친환경 고성능 나노물질 촉매>


□ 한국기초과학지원연구원(원장 이광식, 이하 KBSI) 지역본부 서울센터 

  오아람·백현석 박사팀은 고려대학교(총장 염재호, 이하 고려대) 이광렬 교수팀,

  울산과학기술원(총장 정무영, 이하 UNIST) 주상훈 교수팀과의 공동연구를 통해, 

  물을 분해해 수소를 생산하는 과정의 효율을 높이는 새로운 고성능 전극(電極) 

  촉매를 개발했다. 

<수전해 반응에 대한 모식도>


 - 차세대 에너지원으로 각광받는 수소연료는 물의 전기 분해를 통해 친환경

   적으로 제조할 수 있는데, 생산 효율을 높이기 위해 투입되는 전극 촉매의 높은

   가격과 낮은 내구성을 극복하기 위해 다양한 연구가 진행되어 왔다.


□ 공동연구진이 개발한 새로운 촉매는 백금-니켈-루테늄을 사용하여 합성한 

   물질로 기존 이리듐-백금 촉매 대비 15배에 이르는 촉매 활성도를 가질 뿐 

   아니라, 10시간 이상의 장기 구동에서도 90% 이상의 성능을 유지해 이리듐

   -백금 촉매의 40%를 훨씬 앞서는 것으로 나타났다.


<고성능 백금-니켈-루테늄 나노촉매의 투과전자현미경 분석이미지와 성능 평가 모식도>


□ 이번 연구성과는 나노/화학/재료과학기술 분야의 우수저널인 어드밴스드 

   머테리얼즈(Advanced Materials)誌 온라인판(Topotactic Transformations in

   an Icosahedral Nanocrystal to Form Efficient Water-Splitting Catalysts/ 

   오아람(제1저자), 백현석(공동제1저자), 김호영(공동제1저자), 이광렬(교신), 

   주상훈(공동교신)/IF=21.95)에 10월 26일 게재됐다.


□ 공동연구를 수행한 고려대 연구팀은 촉매의 합성을, UNIST 연구팀은 전기화학

   실험을 통해 촉매의 특성을 파악하는 역할을 맡았다.


□ KBSI 연구팀은 고려대 연구팀과 함께 촉매를 합성하는 한편, 나노입자의 

   구조를 분석해 촉매의 특성에 대한 구조적 원인을 밝혔다.


 - 특히 구조 분석에 활용된 KBSI 서울센터의 이중수차보정 투과전자현미경은 

   세계 최고수준의 공간 분해능(60 pm*)을 지닌 장비로, 합성된 나노입자의 

   구조와 성분비를 효율적으로 분석할 수 있게 해줬다.

   * 피코미터(picometer) : 1조 분의 1 미터(10^-12m) [참고 : 나노미터=10^-9m]


□ KBSI 백현석 박사는 “(전자현미경의)공간분해능을 지속적으로 개선하는 

  분석력을 확보하여 향후 단일 원자의 나노 입자내 위치를 확인하고 복잡한 

  구조의 나노입자의 형성 메커니즘을 규명하는 일에 매진할 계획“이라고 밝혔다.


 - 고려대 이광렬 교수는 “이번 기술개발에 이어 촉매의 대량생산기술, 촉매의 

   안정적인 구동시간 연장 등에 대한 추가연구와 향후 에너지 환경기술 관련 

   촉매시스템 적용을 통해 환경문제 해결에도 일조하고 싶다”라고 강조했다. 


 - UNIST 주상훈 교수는“새로운 촉매의 활성과 안정성 향상의 원리를 규명하는 

   연구를 계속 진행할 예정”이라고 밝혔다.  


<(좌측부터) KBSI 오아람 박사, KBSI 백현석 박사, 고려대 이광렬 교수, UNIST 주상훈 교수, UNIST 김호영 연구원>


□ 이번 연구는 한국연구재단의 중견연구사업 및 KBSI 자체 주요사업으로 수행

   되었다.


☎ 문의처 : KBSI 지역본부 서울센터 백현석 책임연구원(02-6943-4123)



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