촉매는 수소를 만들고 전기를 생산하는 과정을 좌우하는 수소 에너지의 핵심 요소다. 기존 촉매는 제조가 쉬운 알갱이 형태가 주를 이뤘지만, 귀금속을 비효율적으로 사용하고 장시간 운전 시 성능이 저하되는 한계가 있었다. 이러한 가운데 KAIST 연구진이 촉매 재료가 아닌 구조 자체를 바꾸는 방식으로 수소 생산과 연료전지 성능을 동시에 향상시키는 기술을 개발했다. KAIST는 신소재공학과 조은애 교수 연구팀이 값비싼 귀금속 촉매 사용량을 대폭 줄이면서도 수소 생산과 연료전지 성능을 함께 끌어올릴 수 있는 새로운 촉매 구조를 개발했다고 21일 밝혔다. 이번 연구의 핵심은 머리카락 두께의 수만 분의 1 수준인 초박막 나노시트 구조를 도입해, 기존 촉매의 효율과 내구성 한계를 동시에 극복한 데 있다. 수전해 장치와 연료전지는 수소 에너지의 생산과 활용을 담당하는 핵심 기술이지만, 촉매로 사용되는 이리듐과 백금이 희귀하고 고가라는 점이 상용화의 가장 큰 걸림돌로 지적돼 왔다. 기존 촉매는 작은 입자 형태로 제작돼 실제 반응에 참여하는 면적이 제한적이었고, 장시간 사용 시 성능 저하도 불가피했다. 연구팀은 알갱이처럼 뭉쳐 있던 촉매를 종이처럼 얇고 넓게 펼친 초박막 나노시
이산화탄소보다 310배 더 강한 온실효과를 지닌 아산화질소(N₂O)를 실온 수준에서 거의 100% 분해할 수 있는 기술을 국내 연구진이 개발했다. 엔진 배기가스나 화학 공정에서 발생하는 아산화질소를 에너지 효율적으로 처리할 수 있어 온실가스 저감과 탄소중립 실현에 기여할 것으로 기대된다. UNIST 에너지화학공학과 백종범 교수 연구팀은 빠르게 구르는 구슬의 기계적 충격과 마찰을 활용해 아산화질소를 분해하는 공정을 세계 최초로 개발했다고 21일 밝혔다. 아산화질소는 화학 공정과 엔진 배기가스에서 주로 발생하는 기체로, 이산화탄소보다 310배 강한 온실효과를 유발하고 오존층 파괴를 가속한다. 하지만 화학적으로 매우 안정해 기존 열촉매 공정에서는 445℃ 이상의 고온을 가해야 유의미한 분해가 가능하며, 이로 인한 에너지 소모가 매우 컸다. 연구팀은 지름 수 밀리미터의 구슬이 들어 있는 반응 용기(볼밀)에 니켈산화물(NiO) 촉매와 아산화질소 가스를 함께 넣고 흔드는 방식으로 분해를 시도했다. 구슬이 충돌하고 마찰하는 과정에서 촉매 표면에 고밀도 결함과 초산화(ultra-oxidized) 상태가 형성돼, 기존 열촉매로는 불가능했던 저온·고속 분해가 가능해졌다. 실험
KAIST 연구진이 폐플라스틱 재활용을 쉽게 하는 촉매기술을 개발했다. 한국과학기술원(KAIST) 생명화학공학과 최민기 교수와 충남대 에너지과학기술대학원 신혜영 교수 공동연구팀은 폐플라스틱의 분해 및 재활용 공정의 중요 반응인 탈염소 반응 메커니즘을 규명하고 미량의 백금으로도 염소를 효과적으로 제거할 수 있는 촉매를 개발했다고 26일 밝혔다. 폐플라스틱의 열분해유 내에는 후속공정에 앞서 제거가 필요한 다양한 불순물들이 포함돼 있어 화학적으로 제거하는 것은 폐플라스틱 재활용에서 매우 중요하다. 하지만 기존 석유와 같은 탄소자원에는 염소가 포함돼 있지 않기 때문에 염소를 제거하는 촉매공정은 현재까지 연구된 바가 없었다. 이에 연구팀은 감마 알루미나에 미량(0.1wt%)의 백금을 담지한 촉매를 사용해 탈염소 반응의 메커니즘을 규명하고, 고성능 촉매를 설계했다. 이를 통해 탄소와 염소 사이의 결합을 끊고 백금에서 활성화된 수소가 감마 알루미나 표면에 전달돼 염소를 염산(HCl)의 형태로 제거하는 독특한 반응 메커니즘을 확인했다. 또 다량(7500ppm)의 염소를 포함하고 있는 해양 폐기물 기반의 폐플라스틱 열분해유를 이용한 반응에서도 직접 개발한 촉매를 사용했을 때
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