귀금속 사용량 확 줄인 단일 원자 촉매 개발

KAIST 이진우 교수 "전보다 백금 활용성 높일 수 있어"

한국과학기술원(KAIST) 생명화학공학과 이진우 교수 연구팀은 백금 사용을 최소화하면서도 성능을 더 높인 단일 원자 촉매를 개발했다고 3일 밝혔다.

백금 기반 촉매는 다양한 전기화학 촉매 분야에서 활용하지만, 귀금속 특성상 비싸다는 치명적인 한계를 지닌다.

대안으로 제시되는 게 단일 원자 촉매다.

금속 원자 하나가 지지체에 분산된 형태로, 모든 금속 단일 원자가 반응에 참여하기 때문에 백금 사용량을 낮출 수 있다.

KAIST 연구팀은 백금과 강한 시너지 효과를 낼 수 있는 메조 다공성 텅스텐 산화물을 단일 원자 촉매 지지체로 썼다.

텅스텐 산화물에서 백금 단일 원자로 전하 이동이 일어나 백금 전자구조가 변하는 것을 확인했다고 연구팀은 설명했다.

'수소 스필오버'(hydrogen spillover)가 크게 발현되는 것도 확인했다.

이 현상은 백금과 같은 금속 표면에서 다른 지지체 표면으로 수소가 넘어가는 것을 지칭한다.

텅스텐 산화물 지지체 표면에서도 수소 생산 반응을 유도해 백금 활용성을 높일 수 있게 된 셈이다.

실제 실험 결과 연구팀 기술은 기존 상용 백금 촉매 사용량을 16분의 1까지 줄일 수 있었다고 강조했다.

이진우 교수는 "수전해(전기화학적 물 분해)와 더불어 연료전지 기술 같은 전기화학 촉매 분야에 응용될 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

연구는 한국연구재단 중견 연구자 지원 사업·수소에너지 혁신기술 개발 사업·기후변화 대응기술 개발 사업·미래소재 디스커버리 사업을 기반으로 수행했다.

박진규 박사과정과 이성규 박사가 공동 1 저자로 참여한 연구 논문은 '앙게반테 케미'(Angewandte Chemie) 8월 22일 자에 실렸다.

/연합뉴스