국내 연구진이 촉매물질 사용을 획기적으로 줄일 수 있는 기술을 개발해 주목된다. 교육과학기술부는 박정영 KAIST 교수와 캄란 카디르 박사과정생 등이 참여한 연구팀이 나노 입자의 산화막이 얇을수록 촉매 활성도가 높아진다는 사실을 입증했다고 8일 밝혔다.
나노촉매는 표면적이 넓은 산화물에 나노미터(㎚·10억분의 1ｍ) 크기의 금속입자가 분산된 형태의 재료다. 이 촉매는 기체를 분해해 일산화탄소, 질소산화물, 황산화물 등 유해물질을 무공해 물질로 바꾸는 친환경 화학공정에 주로 사용된다.
적은 양의 나노촉매로 많은 기체를 분해하려면 나노입자 표면 산화막이 중요하지만 아직 이에 대한 과학적 증명은 없다. 연구팀은 해당 물질에 엑스레이를 쬐어 표면의 산화 상태를 분석하는 `상압 엑스선 광전자 분광법`을 이용해 촉매 환경에서 나노입자의 산화 상태를 정확히 측정했다.
2.8㎚와 6㎚의 루테늄 나노입자 2개를 만들어 단층으로 표면에 붙이고 온도와 압력을 바꿔가며 측정했다. 그 결과 크기가 큰 루테늄 나노입자의 얇은 산화막이 촉매의 활성도를 높이며 산화 상태에 따라 활성화 정도를 제어한다는 사실을 입증했다. 박 교수는 “촉매 활성도를 극대화하는 원리를 밝혀내 환경오염의 주요한 원인이 될 수 있는 촉매물질의 사용을 획기적으로 줄이는 데 기여할 것”이라고 말했다.
연구 성과는 나노분야의 권위지인 `나노 레터스` 10월호에 실렸다.
윤대원기자 yun1972@etnews.com