촉매 산소 활용 원리 세계 최초 규명…촉매 설계 새 기준 제시 작성일 02-04 39 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="U1L2VgOcDh"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="ca293d1555abdd02ea6541436167c1d34551e647fc0c467668b68170aaffb53f" dmcf-pid="umKXZ2J6mC" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="세리아 사이즈에 따른 산소 전달 원리 모식도. (KAIST 제공)" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202602/04/etimesi/20260204100627388qkyk.png" data-org-width="700" dmcf-mid="paeqBJDgOl" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202602/04/etimesi/20260204100627388qkyk.png" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 세리아 사이즈에 따른 산소 전달 원리 모식도. (KAIST 제공) </figcaption> </figure> <p contents-hash="023c740b1a4ce1a918309deea2182e369d5ee576d3c25e6964c094ff28cd76e8" dmcf-pid="7s9Z5ViPII" dmcf-ptype="general">한국과학기술원(KAIST) 연구진이 촉매가 반응 환경에 맞춰 산소를 선택적으로 활용할 수 있다는 원리를 새롭게 밝혀내며, 촉매 설계의 새로운 기준을 제시했다.</p> <p contents-hash="79e05209f3816443b6d581b7f4c7df5989219443c2c841f706da6052422204c4" dmcf-pid="zO251fnQwO" dmcf-ptype="general">KAIST는 이현주 생명화학공학과 교수와 박정영 교수, 한정우 서울대 교수 공동연구팀이 친환경 촉매로 널리 쓰이는 세리아(CeO₂)가 크기에 따라 산소를 사용하는 방식이 완전히 달라진다는 사실을 세계 최초로 규명했다고 4일 밝혔다.</p> <p contents-hash="dd24ad20335fb6a3224bbf077d4c227ae34d8b556d8c072520b6f6f01bb84b1a" dmcf-pid="qIV1t4LxIs" dmcf-ptype="general">세리아는 세륨이라는 금속과 산소가 결합한 화합물로, 산소를 저장했다가 필요할 때 꺼내 쓸 수 있어 촉매 분야에서 '산소 탱크'로 불린다. 그러나 그동안 산소가 어디서 와서, 어떤 조건에서 반응에 사용되는지는 명확히 밝혀지지 않았다.</p> <p contents-hash="18233accdb9cfe22572624ff53f55dfd207c38149d33de9ce2150ff6baa0acf1" dmcf-pid="BCftF8oMsm" dmcf-ptype="general">연구팀은 세리아를 아주 작은 나노 크기부터 상대적으로 큰 크기까지 정밀하게 제어한 촉매를 제작하고, 산소 이동과 반응 과정을 체계적으로 분석했다.</p> <p contents-hash="466d7738a001ddd725a25e116b09e345f341ee5a2ff629e08f3109345b62cd81" dmcf-pid="bh4F36gRmr" dmcf-ptype="general">그 결과 작은 세리아 촉매는 공기 중 산소를 빠르게 받아들여 즉시 반응에 사용하는 '순발력형'으로 작동하는 반면, 큰 세리아 촉매는 내부에 저장된 산소를 표면으로 끌어올려 지속적으로 공급하는 '지구력형' 역할을 한다는 사실을 확인했다.</p> <p contents-hash="b0bcf75a588d457ddcacdf166095409c664d53f7e288b74ed72a8cfe6f9c3494" dmcf-pid="Kl830PaeOw" dmcf-ptype="general">즉 촉매 크기만 조절해도 반응 조건에 따라 공기 중 산소를 사용할지, 내부에 저장된 산소를 사용할지를 선택할 수 있는 설계 원리가 처음으로 밝혀진 것이다. 연구팀은 이 메커니즘을 첨단 실험 분석과 인공지능(AI) 기반 시뮬레이션을 통해 동시에 입증했다.</p> <p contents-hash="33ab8357706ef60344d2ad00d8b5e1fcbed648ce59eddf226a5422bb82e31c7a" dmcf-pid="9S60pQNdOD" dmcf-ptype="general">연구팀은 이 원리를 메탄 제거 실험에 적용했다. 메탄은 이산화탄소보다 온난화 효과가 수십 배 강한 온실가스로, 산소를 이용해 이산화탄소와 물로 전환하는 촉매 산화 반응으로 제거된다.</p> <p contents-hash="d4d72b43f75a94a6bf6ef9234a329924783ee30d237d54db0fb1fb96133be721" dmcf-pid="2vPpUxjJmE" dmcf-ptype="general">실험 결과 작은 세리아 촉매가 공기 중 산소를 즉각적으로 활용함으로써 낮은 온도와 습기가 많은 환경에서도 메탄을 안정적으로 제거하는 성능을 보였다. 이는 고가의 귀금속 촉매(백금과 팔라듐) 사용량을 크게 줄이면서도 오히려 성능을 높일 수 있음을 보여준다.</p> <p contents-hash="2b8ed55fd24714c354ca6f09f94824a0c179e3cf9cd97c8208dbd4c5b062af02" dmcf-pid="VTQUuMAiEk" dmcf-ptype="general">이번 성과는 환경 정화 장비의 제조 비용 절감은 물론, 비·습기 등 실제 산업 환경에서도 성능이 유지되는 고내구성 촉매 개발로 이어져 친환경 에너지·환경 산업의 상용화를 앞당길 것으로 기대된다.</p> <p contents-hash="8290fcbbdeed91daafe8940fdb8cacd30945e9597e16294eb358e95c33634b9d" dmcf-pid="fyxu7Rcnmc" dmcf-ptype="general">이현주 교수는 “이번 연구는 촉매에서 산소가 작동하는 두 가지 핵심 메커니즘을 처음으로 명확히 구분한 성과”라며 “기후 위기 대응에 필요한 고효율 촉매를 반응 조건에 맞춰 맞춤 설계할 수 있는 새로운 길을 열었다”고 말했다.</p> <p contents-hash="26defe7d79394a2bab4331efb9c05bc1a163df10e78e69aac4cf72529c61753c" dmcf-pid="4WM7zekLmA" dmcf-ptype="general">이번 연구 결과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 지난달 9일 게재됐다.</p> <p contents-hash="ce3ca4163f3c33b2ac48e80529fe111f0f14592fac9f4a1931d7ec8e4ff5e758" dmcf-pid="8YRzqdEoEj" dmcf-ptype="general">김영준 기자 kyj85@etnews.com</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 전자신문. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 느슨해진 북극 소용돌이, 올 1월 강추위 몰고와 02-04 다음 클루커스, 글로벌 보안 공룡 위즈와 현대차 클라우드 보안 강화 지원 02-04 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
