[성능과 안정성이 우수한 나노촉매 합성 원천기술 개발]

화학공학과 한정우 교수가 과학기술정보통신부(이하 과기정통부)와 한국연구재단이 수여하는 ‘이달의 과학기술인상(10월)’을 수상했다.

한정우 교수는 고성능 나노촉매 합성 방법을 개발하는 등 에너지소재 설계 분야에서 선도적인 연구를 수행한 공로를 높이 평가받았다.

고성능·고안정성의 나노촉매는 첨단 화학산업 공정의 효율성을 높이는 핵심 물질이다. 하지만 반응조건의 환경적 요인, 반응물 간 상호작용 등으로 인하여 시간이 지남에 따라 공정 효율이 떨어지는 단점이 있어 이를 극복하기 위해 다양한 연구가 진행돼 왔다.

엑솔루션(exsolution)^*1은 특별한 공정 과정 없이 환원 조건이 맞으면 고성능·고안정성의 나노촉매가 금속산화물 표면에 형성되는 현상으로, 엑솔루션 제어를 통한 나노촉매 개발은 친환경 미래 에너지 기술로 주목받고 있다. 하지만 어떤 과정을 통해서 고성능 나노촉매가 형성되는지 알려진 바 없어 에너지 소재 설계에 어려움이 있었다.

한정우 교수 연구팀은 금속산화물의 하나인 페로브스카이트^*2 구조에서 존재하는 양이온의 엑솔루션을 조절하여 고성능 나노촉매를 합성할 수 있음을 증명하고, 이 방법을 활용하면 촉매 활성이 4배까지 증가한다는 사실을 확인했다.

또한, 해당 연구는 컴퓨터 모의실험 기반의 이론적 검증과 박막 실험을 통한 성공적인 실증으로 소재 개발의 새로운 방법론을 제시하기도 했다. 연구 결과는 국제학술지 에너지와 환경 과학(Energy & Environmental Science) 2020년 10호 표지논문으로 게재됐다.

한정우 교수는 “고성능 나노촉매는 수소에너지의 생산·저장·활용은 물론 배기가스 저감, 연료전지 수명증가 등에 사용할 수 있다”라며 “이 연구의 결과가 학계 및 산업현장에서 널리 쓰일 수 있기를 기대한다”고 밝혔다.

한편, 이달의 과학기술인상은 우수한 연구개발 성과로 과학기술 발전에 공헌한 연구개발자를 매월 1명씩 선정하여 과기정통부 장관상과 상금 1천만 원을 수여하는 상이다.

1. 엑솔루션
금속 혼합물 등을 가열하여 그 성분을 분리하는 조작

2. 페로브스카이트(perovskite)
사면체나 팔면체 또는 입방체의 결정구조를 가지는 물질로 구성 원자에 따라 부도체·반도체·도체의 성질 및 초전도 현상까지 보이는 금속산화물.