주상훈(38) 교수(에너지 및 화학공학부) 연구팀은 이종원소가 포함된 탄소층을 탄소 나노튜브 외벽에 코팅하는 방법으로 백금 촉매 성능과 유사한 새로운 비금속계 탄소 촉매를 개발했다. 이번 연구결과는 ‘앙게반테 케미’ 저널에 14일 게재됐고, 가장 주목받는 논문인 ‘핫페이퍼(Hot Paper)’로 선정됐다.
주상훈 교수 연구팀은 “이번에 개발한 탄소 나노튜브 기반의 비금속 촉매는 백금계 촉매보다 원료 가격(백금 1g 시세 약 8만원)이 10분의1 이하로 저렴하기 때문에 결과적으로 10배 이상의 생산 효율을 얻게 되는 것”이라고 설명했다. 주 교수 연구팀은 “그럼에도 산소환원 반응 효율이 기존의 백금 촉매와 유사하고, 장기 내구성과 촉매독에 대한 안정성도 기존의 백금 촉매보다 크게 높은 편”이라고 덧붙였다.
또한 다른 비금속계 촉매보다 합성 조건이 간단하고, 대량합성이 가능해 다양한 분야의 응용이 가능하다.
앞서 세계적으로 많은 연구진이 비금속계 촉매를 개발해왔지만, 성능 면에서 비금속계 촉매는 백금계 촉매보다 효율이 매우 낮았다. 또한 1,000도 이상의 고온에서 유독한 암모니아 가스를 사용해야 하는 등 합성과정이 복잡하고 위험해 대량생산이 쉽지 않았다.
주상훈 교수는 “새롭게 개발한 촉매는 전기차의 전원으로 사용 가능한 금속-공기 전지의 촉매에도 적용가능하다”라며 “현재까지 보고된 비금속계 촉매 중 가장 높은 수준의 성능을 가져 알칼리 연료전지의 상용화를 앞당길 것으로 기대한다”라고 말했다.
이번 연구는 주상훈 교수 주도 하에 UNIST 김경택 교수, 사영진 연구원, 박치영 박사, 한국에너지기술연구원 박구곤 박사가 참여했으며, 교육부(장관 서남수)와 한국연구재단(이사장 정민근)이 추진하는 기본연구자사업과 글로벌박사펠로쉽 사업, 산업통상자원부에서 추진하는 에너지혁신기술사업, 그리고 한국에너지기술연구원 등의 지원을 통해 수행했다.
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