전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
산업 화학

속보

더보기

KAIST, 이산화탄소 환원 나노구조 촉매 개발...금 대체

기사입력 :

최종수정 :

※ 본문 글자 크기 조정

  • 더 작게
  • 작게
  • 보통
  • 크게
  • 더 크게

※ 번역할 언어 선택

[서울=뉴스핌] 김지완 기자 = KAIST 신소재공학과 전석우 교수와 오지훈 교수 연구팀이 이산화탄소의 전기화학 환원 반응 시 발생하는 물질이동의 한계를 극복해 값 비싼 금 촉매의 사용을 효과적으로 줄일 수 있는 3차원 나노구조 촉매를 개발했다.

연구팀은 두 가지 크기의 기공 네트워크를 지닌 계층 다공성 나노 구조를 이용해 이산화탄소에서 일산화탄소로의 전환율을 기존 나노 구조 촉매 대비 최대 3.96 배 높일 수 있는 촉매 디자인을 제시했다.

현가예 박사과정과 송준태 교수가 공동 1저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 '미국 국립과학원회보(PNAS)' 지난 4일 자 온라인판에 게재됐다. (논문명: Hierarchically Porous Au Nanostructures with Interconnected Channels for Efficient Mass Transport in Electrocatalytic CO2 Reduction)

[서울=뉴스핌] 김지완 기자 = 전석우 교수, 현가예 박사과정, 오지훈 교수. [사진=KAIST] 2020.03.10 swiss2pac@newspim.com

최근 이산화탄소의 배출과 화석 연료 고갈이 심화됨에 따라 이산화탄소를 재활용해 유용한 화합물로 전기 화학적 전환하는 연구가 주목받고 있다.

이산화탄소 환원 반응은 유사한 산화환원 전위를 갖는 수소 생산 반응과 경쟁적으로 일어나는 문제점이 있어, 원하는 화합물로 선택도를 높이고 활성 부위를 극대화해 높은 전환율을 얻기 위한 금속 나노 구조 촉매 개발이 활발히 진행 중이다.

이산화탄소에서 일산화탄소로의 전환 반응 촉매 중 금은 가장 우수한 성능을 보이지만 값이 매우 비싸 실제 적용을 위해서는 나노 구조를 형성하는 등의 방법을 통해 적은 양의 금을 활용하는 것이 이상적이다.

하지만 기존 연구에서 보고된 나노 구조는 복잡하게 엉킨 촉매 구조로 인해 수계 반응을 통해 생성되는 일산화탄소 기포가 반응 도중 쉽게 구조를 막아 활성 부위를 차단하고, 전해질을 통한 반응물의 이동도 어렵게 해 촉매의 생산성을 떨어뜨린다.

연구팀은 문제 해결을 위해 정렬된 3차원 나노 구조 제작에 효과적인 근접장 나노패터닝(PnP, Proximity-field nanopatterning)과 전기 도금 기술을 이용해, 약 10나노미터 크기의 나노 기공과 200~300나노미터 크기의 매크로 기공이 주기적으로 연결된 채널을 포함하는 3차원 계층 다공성 금 나노 구조를 대면적으로 제작했다.

그 결과, 계층 나노 구조 촉매는 나노 기공을 통해 높은 일산화탄소 생산 선택도를 달성함과 동시에 주기적으로 배열된 매크로 기공 채널을 통해 효율적인 물질이동을 유도함으로써, 높은 질량당 전환율을 달성해 값 비싼 금의 사용을 효과적으로 줄일 수 있는 해결 방안을 제시했다.

또한, 3차원 나노 구조 금 촉매의 기공 크기와 분포가 조절 된 서로 다른 세 가지 나노 구조 촉매를 통해 기공 네트워크와 반응물, 생성물의 확산에 미치는 영향을 구조적 관점에서 조사했다.

이 기술은 이산화탄소 환원 촉매 연구 뿐 아니라 유사 전기화학 분야에서 발생하는 물질이동 문제를 해결하고 효율적인 촉매활용을 위한 폭넓은 응용이 가능할 것으로 기대된다.

이번 연구는 한국연구재단 원천기술개발사업의 미래소재디스커버리 사업과 나노소재원천기술개발사업, 그리고 이공분야기초개발사업의 지원을 통해 수행됐다.

 

swiss2pac@newspim.com

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
세계 최대규모 베이징모터쇼 개막 [베이징=뉴스핌] 조용성 특파원 = 세계 최대 규모의 베이징 모터쇼가 24일 개막했다. 이날 개막한 베이징 모터쇼는 다음 달 3일까지 10일 동안 진행된다. 베이징 모터쇼는 2년에 한 번 개최된다. 그동안 국제 전람 센터에서 개최되었던 베이징 모터쇼는 참여 기업이 증가하면서 국제 전시 센터에서도 동시에 개최됐다. 이로 인해 전시 면적은 기존의 20만㎡에서 38만㎡로 확장됐다. 이는 모터쇼로는 사상 최대 규모다. 베이징 모터쇼에는 21개국의 1000여 개 자동차 제조업체와 부품 제조업체가 참여한다. 전시 기간 동안 약 100만 명의 방문객이 찾을 것으로 예상되고 있다. 모터쇼에는 모두 1451대의 차량이 전시된다. 이 중 세계 최초 공개 모델(월드 프리미어)은 181대다. 2년 전 모터쇼의 117대에 비해 대폭 늘어났다. 콘셉트카는 71대가 전시된다. 중국 최대 자동차 업체인 비야디(BYD, 比亞迪)는 9분 만에 완전 충전이 가능한 배터리를 선보였다. 해당 배터리를 장착한 차량은 한 번 충전으로 830㎞ 주행이 가능하다. 중국 업체인 체리 자동차는 50가지 이상의 모델을 전시한다. 특히 체리 자동차는 새로 개발한 서브 브랜드인 '쭝헝(縱橫)'이 처음으로 공개되었다. 쭝헝은 럭셔리 하이브리드 오프로드 차량 브랜드다. 지리(吉利)자동차는 산하 브랜드 제품들을 대거 전시했으며, 별도로 기술 전시 부스를 마련해 자율 주행 기술을 선보였다. 스마트카 솔루션을 개발하고 있는 화웨이도 부스를 만들어 20여 대의 차량을 전시했다. 화웨이는 창안 자동차, 둥펑 자동차, 베이징 자동차, 상하이 자동차, 광저우 자동차, 체리 자동차, 제일 자동차, 장화이 자동차 등 8대 국영 자동차 기업과 제휴하여 차량을 출시하고 있다. 이 밖에도 모터쇼에서는 현대차, 폭스바겐, 메르세데스-벤츠, BMW 등 글로벌 자동차 브랜드들도 총출동했다. 폭스바겐 그룹은 폭스바겐, 제타, 아우디를 포함해 총 4개 브랜드 산하 10개 모델을 선보인다. 특히 폭스바겐은 중국 전기차 업체 샤오펑과 협업해 개발한 ID.UNYX 모델의 첫선을 보였다. 폭스바겐 그룹은 올해 순수 전기차, 플러그인 하이브리드차 등 신에너지차(NEV) 20여 대를 출시하는 등 중국 시장 공략을 가속할 구상이다. 메르세데스-벤츠는 중국 자율 주행 기업 모멘타의 자율 주행 기술을 탑재한 신형 S클래스를 전시했다. 현대차는 이번 모터쇼에서 중국 시장에 출시할 아이오닉 전기차 양산 모델의 디자인 및 상품 정보를 처음 공개했다. 구매부터 유지 보수까지 전 과정을 아우르는 전기차 판매 및 서비스 방안도 발표했다. 24일 개막한 베이징모터쇼에서 샤오미의 부스에 취재진이 몰려있다. [사진=시나웨이보 캡처] ys1744@newspim.com 2026-04-24 15:27
사진
금연구역 내 모든 담배 사용 불가 [세종=뉴스핌] 신도경 기자 = 24일부터 '연초의 잎'으로 만든 담배뿐 아니라 연초나 니코틴이 들어간 모든 제품이 담배로 규정돼 금연구역에서 모든 담배제품을 사용할 수 없다. 이날 보건복지부에 따르면, '담배사업법' 개정안 시행으로 '연초'나 '니코틴'뿐 아니라 '연초의 잎'에서 유래하지 않은 제품 역시 연초의 잎 소재 담배와 동일하게 담배에 포함된다. 기사 이해를 돕기 위해 생성형 AI로 제작한 이미지 [일러스트=제미나이] 담배의 정의가 확대됨에 따라 담배 제조업자와 수입판매업자는 담뱃갑 포장지와 담배에 관한 광고에 경고 그림이나 경고문구 내용을 표기해야 한다. 또한 담배에 대한 광고는 잡지 등 정기간행물에 품종군별로 연 10회 이내·1회당 2쪽 이내로 게재해야 한다. 행사 후원, 소매점 내부, 국제항공기·국제여객선 내에만 제한적으로 허용된다. 여성과 청소년을 대상으로 하는 광고나 행사 후원은 금지된다. 광고에는 담배 품명, 종류, 특징을 알리는 것 외의 내용이나 흡연을 권장·유도하거나 여성이나 청소년을 묘사하는 내용 등을 모두 포함할 수 없다. 만일 담배에 가향 물질이 포함되는 경우 이를 표시하는 문구·그림·사진을 제품의 포장이나 광고에 사용할 수 없다. 건강경고 또는 광고에 대한 규제를 위반할 경우는 1년 이하의 징역 또는 1000만원 이하의 벌금이 부과될 수 있다. 가향물질 표시 금지에 대한 규제를 위반할 경우는 500만원 이하의 과태료가 부과된다. 기사 이해를 돕기 위해 생성형 AI로 제작한 이미지 [일러스트=제미나이] 담배 자동판매기는 '담배사업법'에 따라 설치장소나 거리기준 등 요건을 갖춰 소매인 지정을 받은 자만 설치할 수 있다. 담배 자동판매기는 18세 미만 출입금지 장소, 소매점 내부, 19세 미만인 자가 담배 자동판매기를 이용할 수 없는 흡연실에만 설치할 수 있다. 성인인증장치도 부착해야 한다. 담배에 대한 광고물은 소매점 외부에 광고내용이 보이게 전시 또는 부착할 수 없다. 담배 자동판매기 설치 기준을 위반하면 500만원, 성인인증장치 미부착은 300만원의 과태료가 부과된다. 흡연자는 금연구역에서 모든 담배제품을 사용할 수 없다. 금연구역에서 담배제품을 사용할 경우 10만원 이하의 과태료가 부과될 수 있다. 한편, 복지부는 당초 지방자치단체의 담배 규제 사항을 점검·단속하려고 했으나 현장의 혼란을 막기 위해 오는 6월 23일까지 계도기간을 두기로 했다. 담배자판기 설치나 성인인증장치 부착 기준 준수 등을 집중적으로 안내한다. 복지부 관계자는 "재고가 소진될 때까지 다소 시간이 걸려 생산 제품에 새로 표시하는 것이 어려운 점을 고려했다"고 설명했다.  sdk1991@newspim.com 2026-04-24 09:40
기사 번역
결과물 출력을 준비하고 있어요.
종목 추적기

S&P 500 기업 중 기사 내용이 영향을 줄 종목 추적

결과물 출력을 준비하고 있어요.

긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
안다쇼핑
Top으로 이동