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포스텍 연구팀, 에너지 변환 효율 높이는 기술개발

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등록 2019-05-21 13:44:50
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【포항=뉴시스】강진구 기자 = 포스텍(총장 김도연)은 신소재공학과 최경만 명예교수·김건중 박사, 장현명(사진) 명예교수·한현 박사 팀이 에너지 변환과 저장 장치의 효율을 높일 수 있는 기술을 개발했다고 21일 밝혔다.2019.05.21.(사진=포스텍 제공)  photo@newsis.com
【포항=뉴시스】강진구 기자 = 포스텍(총장 김도연)은 신소재공학과 최경만 명예교수·김건중 박사, 장현명 명예교수·한현 박사 팀이 에너지 변환과 저장 장치의 효율을 높일 수 있는 기술을 개발했다고 21일 밝혔다.

이 연구는 간단한 모델 연구를 통한 나노 촉매 입자의 용출 현상을 통해 규명됐다.

기능성 산화물 표면에 금속 나노 촉매입자를 고르게 분포시키는 연구는 다양한 연료나 에너지 변환과 저장장치에서 유용하게 사용할 수 있다.

이에 산화물 내에 촉매 원자를 임의로 환원해 나노 촉매 입자 형태로 용출시키는 기법이 지난 10년 동안 활발하게 연구돼 오고 있다.

기존에는 나노 촉매 입자를 진공 증착 공정으로 만들었는데 이 방법은 제조 시간과 비용이 많이 들고 열적 불안정성도 높아 한계가 있어 왔다.

하지만 나노 촉매 입자를 용출시키는 방법을 사용하면 나노 촉매 입자의 안정성 문제를 해결할 수 있다. 촉매의 성능을 극대화하기 위해선 나노 촉매 입자의 크기와 분배를 적절하게 조절하는 것도 매우 중요한 것으로 연구됐다.

연구팀은 간단한 모델 연구를 통해 결정학 면에 의해 결정되는 용출 현상의 특성을 연구했다. 또 계면 에너지와 격자 변형 에너지가 용출 나노 촉매 입자의 박힘 구조와 크기, 분배에 어떤 변화를 주는지에 대해서도 검토했다.

그 결과 일반적으로 높은 성능을 보이는 촉매 구조를 디자인하기 위해서는 상대적으로 낮은 계면 에너지 또는 높은 격자 변형 에너지가 유리하다는 것을 확인했다.  

연구팀은 이 기술이 확장돼 실제 공정에서 사용하게 된다면 폭발 위험이 없는 전고체 전지나 차세대 연료 전지, 전원이 꺼져도 메모리가 날아가지 않는 차세대 컴퓨팅 정보 저장 메모리 개발과 같은 에너지 변환·저장 장치의 효율을 높이는 소재로 활용될 수 있을 것으로 전망하고 있다. 

이 연구결과는 국제학술지인 미국 화학회지 (Journal of the American Chemical Society) 최근호에 게재됐다.이 연구는 한국연구재단 이공학 기초연구사업의 지원으로 수행됐다.

최경만 포스텍 명예교수는 “이 연구결과를 촉매 에너지 분야뿐만 아니라 다른 분야에서도 응용될 수 있도록 연구 플랫폼을 제공할 계획”이라고 말했다.


dr.kang@newsis.com
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