최근 POSTECH(포항공과대학교, 총장 김무환) 연구팀이 외부 요인에 따라 촉매의 표면 구조와 전자구조를 자유롭게 변형하는 촉매 개발 방향을 제안했다.

19일 POSTECH 화학공학과 한정우 교수 연구팀은 촉매 표면과 반응물 사이의 상호작용이 소재를 이루는 원자들의 격자 변형에 따라 달라지는 것을 확인하고, 격자 변형을 조절하는 촉매 개발법을 제시했다.

이 연구는 한국연구재단의 미래소재디스커버리사업, 수소에너지혁신기술개발사업, 나노 및 소재기술개발사업의 지원으로 수행됐으며, 연구성과는 에너지 환경 분야 저명 학술지 ‘에너지 및 환경과학회지(Energy & Environmental Science)’에 이달의 표지논문(Inside Front Cover)으로 소개됐다.

연구팀은 이론과 실험적 기법으로부터 소재를 이루는 원자들의 격자 변형에 따라 촉매 표면과 반응물 사이의 상호작용이 이루어짐을 확인했다. 또한, 소재 내부 격자의 변형이 다양한 외부 요인에 따라 달라지는 것을 밝혔다.

연구팀은 소재의 격자를 변형함으로써 촉매의 전자구조를 조절할 수 있다는 사실을 확인했다. 이는 산소 환원 반응, 산소 발생 반응, 수소 발생 반응 등의 상호작용을 촉진하는 것으로 나타났다.

한정우 교수는 “촉매적 활성이 전자구조에 따라 이뤄지기 때문에 전자구조의 최적화는 결국 전기화학촉매의 가장 중요한 요소다”며, “이번에 제안된 촉매들은 외부 요인에 따라 내부 격자를 변형함으로써 전자구조를 제어할 수 있어 수소생산, 연료전지와 같은 친환경 에너지원의 상용화에 밑거름이 될 수 있다”고 말했다.