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[이달의 연구자] 송태섭 교수, 새로운 금속-준금속 촉매 소재를 개발하다

SDGs-07

작성자

심여은

작성일

2019-11-11 12:09

조회

1173

수소는 미래 산업으로 주목받는 무공해 에너지원이다. 정부가 지난 1월 ‘수소경제 활성화 로드맵’을 발표하면서 수소경제에 대한 관심이 높아지고 있다. 수소경제를 활성화하기 위해선 수소의 생산 단가를 낮추는 기술이 필요하다. 송태섭 에너지공학과 교수는 높은 효율, 낮은 비용과 강한 내구성을 띤 촉매 소재를 개발했다.

수전해 기술은 물을 전기 분해하여 수소와 산소를 생성하는 기술로 ‘촉매’가 필요하다. 촉매 소재는 전이 금속을 기반으로 한 금속-준금속(Metal-Metalloid) 소재로 이에 대한 연구가 활발하게 이뤄지고 있다. 그중 삼중, 사중의 원소를 포함하는 금속-준금속 소재의 개발은 전이 금속의 다양한 전자 준위를 이용하기 위해 계속 시도되고 있다.

기존 기술로 안정적인 화합물을 형성하는 데 한계가 있었다. 전이 금속 기반의 금속-준금속소재 단독으로는 메탈 원소의 용해 현상 등으로 인해 전해액 내에서 안정적이지 않기 때문이다. 송태섭 에너지공학과 교수는 원자층 증착(ALD, Atomic layer deposition) 기술을 이용해 문제를 해결했다. “삼중 원소를 포함하는 빈 구조의 금속-준금속 소재에 화학적으로 안정적인 사중 원소를 포함하는 바나듐이 도핑된 코발트 니켈 붕화물(VCNB, Vanadium-doped cobalt nickel boride)를 합성하는 데 성공했습니다.”

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▲원자층 증착 공법을 통해 만든 바나듐이 도핑된 코발트 니켈 붕화물(VCNB, Vanadium-doped cobalt nickel boride)의 모습이다. (송태섭 교수 제공)

이번 연구는 국내 및 해외 우수 연구진이 함께 진행했다. 송태섭 교수는 “한양대학교, 한국생산기술연구원, 서울여자대학교에서 촉매 소재 합성과 정밀한 전기화학 특성 분석 등을 진행했고 한국과학기술연구원(KIST)과 독일 쾰른대학은 시뮬레이션 실험 등을 담당했다”고 말했다.

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▲송 교수의 논문 'Electronically Double-Layered Metal Boride Hollow Nanoprism as an Excellent and Robust Water Oxidation Electrocatalysts'은 이론으로 시작해 1년 6개월 동안 분석 및 증명을 마쳤다. 이 연구는 에너지 분야의 세계적인 저명 학술지인 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)’에 게재됐다.

송태섭 교수가 개발한 촉매 기술은 전해액 내에서 안정적일 뿐 아니라 효율이 높고, 단가가 저렴해 수소 에너지 산업의 생태계 구축 및 활성화에 기여할 수 있다. 송 교수는 “지속 가능한 청정에너지가 확대될 수 있도록 기술적 연구를 심도 있게 진행하겠다”며 “차세대 에너지인 수소 생산과 관련된 촉매 기술이 앞으로 미래 에너지 산업을 선도할 핵심 기술인 만큼 세계 최고 수준에 도달할 수 있도록 심혈을 기울이겠다”고 말했다.

기사원문: http://www.hanyang.ac.kr/surl/6wk1

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