UNIST 주상훈 교수팀, 新촉매의 높은 활성 원리도 규명 Angewandte Chemie에 VIP 논문 게재

[헤럴드경제(울산)=이경길 기자] UNIST 연구진에 의해 산업에서 매우 중요한 ‘과산화수소(H₂O₂)’를 전기로 만드는 새 촉매가 개발됐다.

UNIST(울산과학기술원. 총장 정무영)는 에너지 및 화학공학부의 주상훈 교수팀이 전기를 이용해 산소(O₂)를 과산화수소로 전환시킬 수 있는 ‘고성능 탄소 촉매’를 개발했다고 27일 밝혔다.

이 촉매는 반응을 활발하게 만드는 엣지(Edge), 즉 가장자리가 풍부하다. 그 덕분에 엣지가 거의 없을 때보다 28배나 뛰어난 과산화수소 생성 능력을 보였다.

주 교수팀은 나노 다공성 물질의 구멍 내부에서 탄소 원자를 흑연 결정으로 성장시키는 전략을 고안했다. 구멍 속에서 성장한 탄소 원자는 수직으로 층을 이루는데, 이때 엣지 수가 현저히 증가한 구조가 만들어지게 된다.

엣지 수가 늘어난 탄소 촉매는 엣지가 거의 없는 탄소 나노튜브(CNT)보다 약 28배 높은 과산화수소 생산 성능을 보였다. 산소 선택도 99% 수준으로 매우 우수했다. 현재 보고된 탄소 촉매 중 최고 성능이다. 또 엣지 많은 탄소 촉매는 안정성도 우수해 16시간 연속 구동하면서 상당한 양의 과산화수소를 포함한 반응수(反應水)를 생산했다.

연구진은 또한 촉매에서 산소로 전자(Electron) 하나를 전달하는 과정이 반응속도를 결정한다는 사실도 밝혔다.

이번 연구결과는 화학계에서 최고 권위를 인정받는 독일의 학술지, ‘앙게반테 케미(Angewandte Chemie International Edition)’ 21일에 출판됐고, 결과의 중요성을 인정받아 최우수 수준 논문에 해당되는 ‘VIP(Very Important Paper)’에 선정됐다.

이번 연구는 주상훈 교수 주도 하에 사영진 박사, 김재형 연구원이 참여했다. 또한 교육부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자사업과 기초연구실사업의 지원을 통해 수행됐다.