2024.03.26 (화)

  • 흐림동두천 5.4℃
  • 흐림강릉 6.1℃
  • 서울 6.8℃
  • 대전 6.6℃
  • 대구 7.1℃
  • 흐림울산 8.5℃
  • 광주 9.1℃
  • 흐림부산 8.8℃
  • 흐림고창 8.8℃
  • 제주 13.2℃
  • 흐림강화 6.0℃
  • 흐림보은 6.4℃
  • 흐림금산 6.8℃
  • 흐림강진군 10.0℃
  • 흐림경주시 8.1℃
  • 흐림거제 9.8℃
기상청 제공
검색창 열기

나노튜브 신소재개발... 값비싼 연료전지 백금(Pt) 촉매 대체한다.

- 루테늄 칼고게나이트를 새로운 소재로 제안해 경제성 확보
- 나노튜브의 높은 표면 곡률로 유도된 장력이 촉매의 안정성도 확보

 

ESG 데일리 김용태 기자 |  한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 수소·연료전지연구센터 유성종 박사 연구팀은 초미세 나노튜브 신소재를 도입해 우수한 산소환원 반응 성능과 높은 안정성을 가진 금속 칼고게나이드 나노튜브를 개발했다고 밝혔으며, 이는 수소연료전지의 촉매로 적용하면 높은 효율과 안정성을 발휘할 수 있어 고가의 백금을 대체할 것으로 기대된다고 밝혔다.

 

칼코겐은 주기율표상 제16족에 속하는 원소로 산소족 원소로 불린다. 이 칼고겐 원소가 전이금속 원자와 결합하면 금속 칼코게나이드라고 불리는 2차원 시트구조의 반도체 물질이 되는데, 이들은 다양한 형태로 존재하며 각기 다른 전기적, 광학적, 촉매적 활성을 나타낸다. 그 중에서도 금속성을 띠는 1T상 물질은 우수한 전기전도성 및 촉매 성능을 나타내지만 안정성이 낮아 공기 노출, 전기화학 반응 등에 의해 촉매활성을 잃는 한계가 존재한다.

 

이 과정에서 반응을 촉진하기 위해 촉매가 활용되는데, 주로 산소 환원 반응을 촉진하는 촉매가 전체 연료전지의 효율 및 가격을 결정한다. 

 

현재 대부분의 연료전지는 백금(Pt) 촉매를 주로 사용하지만, 높은 가격과 반응 중 촉매가 용출거나 응집되는 등의 낮은 내구성 문제가 존재했으며, 더 낮은 비용으로 더 높은 안정성이 있는 새로운 연료전지 촉매 개발이 필요한 상황이다.

 

연구진은 준안정상의 ‘루테늄 칼고게나이트’를 새로운 소재로 제안하는 한편, 촉매의 내구성을 향상시키기 위해 이를 초미세 직경을 갖는 나노튜브 형태로 만드는데 성공했다. 이 구조는 높은 표면 곡률을 갖기 때문에 커다란 장력이 유도되어 연료전지 구동 중에도 장력에 의해 촉매의 원자 배열이 안정하게 존재했으며, 그 결과 촉매도 안정화될 수 있었다.

 

성능 평가에서 루테늄 칼코게나이드 나노튜브를 산소환원반응 촉매로 활용하였을 때 기존에 사용되는 백금 촉매 (64.5 A g-1) 보다 우수한 수소연료전지 성능 (67.4 A g-1)과 10배 이상 높은 내구성을 나타냈다. 또한 이러한 결과가 나노튜브 구조체의 장력이 안정성에 미치는 영향 때문임을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 규명하였으며, 다양한 나노구조체에 충분한 곡률이 유도되면 기존 물질의 전자구조가 달라져 촉매의 안정성 향상을 이끌 수 있음을 성공적으로 제시하였다.

 

유성종 박사는 “나노튜브 구조체를 이용한다면 기존 0차원 나노입자 또는 2차원 나노시트의 구조로는 어려웠던 다양한 준안정상의 활용이 가능해 질 것이다.”라며, “지금까지 내구성이 낮아 활용에 제한적이었던 다양한 소재를 수소연료전지를 비롯한 친환경에너지 기술에 적용할 수 있을 것으로 기대하며, 수소경제 안착과 탄소 중립 기술 개발을 위해 힘쓰겠다.”라고 밝혔다.

 

이 연구는 과학기술정보통신부 지원으로 KIST 주요사업과 기후변화대응기술개발사업, 나노 및 소재 기술개발사업으로 수행되었으며, 연구 결과는국제학술지 ‘Advanced Energy Materials’최신 호에 실렸다.

 

포토뉴스

더보기


정치

더보기
박정숙, 전남여수시 국민의힘 선거사무소 개소식..본격 활동개시
ESG 데일리, 환경감시일보 민병돈 기자 | 제22대 전남여수시(갑) 국회의원 후보로 낙점된 국민의힘 박정숙후보 선거사무소가 전남 여수시 좌수영로1, 5층에 자리 잡았으며 김화진 국민의힘 전남도당위원장을 비롯한 귀빈들이 참석한 가운데 개소식을 진행함으로 총선승리를 위한 본격적인 행보가 시작되었다. 박정숙 후보는 오랫동안 여수지역에 살면서 다양한 지역활동을 통해 여수발전과 지역민들에게 보탬을 주고자 정치의 꿈을 갖고 지난 비례대표 출마이후 금번 제22대 국회의원 선거에 국민의힘 선거후보로서 낙점되었다. 행사에는 김화진 전남도당위장, 전서현 전남도의원, 이병주 여수시의원, 이상권 환경감시국민운동본부 총재 등 귀빈 300여명이 참석하여 축하해 주었고 당선을 위해 적극적인 지원을 다짐하였다. 박정숙 후보는 인사말을 통해 “작금의 정치가 편향적이고 극단적인 팬덤정치로 인하여 여수시는 물론 온 나라가 혼란에 빠져 있는 안타깝고 징글맞아, 여수시에서 만이라도 수십년간 일당의 독점정치로 인하여 멈춰선 여수를 위하여 여수의 잔다르크가 되어보고자 살신성인의 정신으로 국회의원에 출마를 하게 되었다”라고 포부를 밝혔다. 이번 선거를 통해 여서동 제2청사 되찾아 오기, 대학병원과

경제

더보기
댐의 새로운 가치 발견,
ESG 데일리, 환경감시일보 김용태 기자 | 강원특별자치도(지사 김진태)는 환경부(장관 한화진), 춘천시(시장 육동한), 한국수자원공사(사장 윤석대)와 3월 11일 오후 강원 춘천시 봄내체육관에서 강원 수열에너지 집적단지(클러스터) 착공식을 개최했다. 이날 착공식에는 윤석열 대통령, 김진태 강원특별자치도지사, 한화진 환경부 장관, 육동한 춘천시장, 윤석대 한국수자원공사 사장 등을 비롯해 수열 및 데이터센터 관련 기업과 인근 지역주민이 참석했다. 강원 수열에너지 집적단지 조성사업은 전국 최초로 소양강댐의 차가운 심층수(深層水)를 데이터센터의 냉방에 활용하여 에너지 사용량을 줄이고 탄소중립에도 기여하는 친환경 사업이다. 최근 인공지능(AI) 보급 확산으로 수요가 급증하고 있는 데이터센터는 24시간 중단 없이 서버를 가동해야 하고, 많은 열이 발생하여 냉방에 많은 전력이 소모되며, 데이터센터에서 발생하는 뜨거운 공기의 열을 연평균 7℃의 온도를 유지하는 소양강댐의 심층수가 흡수함에 따라 데이터센터 냉방에 사용되는 전력을 획기적으로 줄일 수 있다. 강원특별자치도와 춘천시, 환경부, 한국수자원공사는 기존 댐에서 새로운 가치를 창출하고, 댐 주변지역의 발전을 이끌기 위

사회

더보기