포스텍이 귀금속 단일원자 촉매를 효율적으로 활용할 수 있는 기술을 개발했다.
포스텍은 한정우 화학공학과 교수팀과 이진우 KAIST 생명화학공학과 교수, 이현주 교수팀이 TiC금속 지자체 위에서 전이금속 단일원자들의 안정성 유지를 연구, 귀금속 촉매의 효율성을 높인 기술을 개발했다고 28일 밝혔다. 이번 연구결과는 에너지분야 권위지 'ACS에너지레터스'에 최근 발표됐다.
보통 화학반응에 활용되는 촉매인 귀금속은 가격이 비싸 관련 기술 상용화에 어려움을 겪는다. 단일원자로 이뤄진 촉매는 지지체에 금속을 모두 분산시키며 효율성을 높여 가격을 최대한 낮출 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다. 하지만 화학 반응 이후에도 촉매의 성질이 유지돼야 하는데, 단일원자를 이용하면 응집하려는 경향이 있어 실제로 활용하기에는 어려움이 있었다.
연구팀은 계산화학 기반 컴퓨터 모델링을 통해 약간의 결함이 있는 TiC 지지체가 단일원자의 안정성을 유지해줄 수 있음을 예측해 실험을 진행했다. 그 결과 실제로 단일원자는 TiC 지지체에서 안정성을 유지했을 뿐 아니라, 다양한 금속 중 백금과 금의 단일원자 촉매가 수소 생성 반응이나 선택적 산소환원 반응에서 특히 뛰어난 효율을 보였다.
한정우 교수는 “화학촉매는 수소생성 반응은 물론 친환경적 화학제품 합성, 펄프, 제지 제조, 전기〃전자산업까지 광범위하게 사용되고 있지만 값이 비싸 상용화 걸림돌이 됐었다”면서 “단일원자 촉매는 100%에 가까운 거의 모든 원자를 활용해 효율적으로 촉매를 사용할 수 있고 사용량도 줄여 비용을 낮추는데 기여할 것으로 기대된다”고 설명했다.
이 연구성과는 삼성전자 미래기술육성센터, 한국연구재단 글로벌프론티어 사업, 한국연구재단 중견연구자지원 사업의 지원으로 수행됐다.
포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com
