(서울=연합뉴스) 신선미 기자 = 친환경 에너지원으로 주목받는 수소를 생산하는 데 필요한 광(光)촉매의 효율을 획기적으로 높이는 기술이 개발됐다.
광촉매는 빛을 받아 화학반응을 매개하는 물질이다. 기존 광촉매인 이산화티타늄(TiO₂) 위에 구리 단원자를 올린 새 촉매는 지금껏 학계에 보고된 촉매 중 최고 성능을 보이는 '백금-이산화티타늄 광촉매'와 비슷한 효율을 보였다.
현택환 기초과학연구원(IBS) 나노입자 연구단장(서울대 석좌교수)팀은 남기태 서울대 교수, 김형준 카이스트 교수 연구팀과 함께 이런 연구 성과를 23일 국제학술지 '네이처 머티리얼스'(Nature Materials)에 발표했다.
연구진은 광촉매 효율을 높이기 위해, 몸속에서 화학반응을 이어주는 '효소'(enzyme)의 작동 원리에 주목했다. 효소는 화학반응을 매개할 때 반응을 촉진하는 '활성점'이 나오도록 구조를 바꾼다. 이 때문에 반응물질과 선택적으로 결합할 수 있어 반응 효율이 높고 반복 사용도 가능하다.
연구진은 광촉매인 이산화티타늄(TiO₂) 위에 구리 단원자를 올려 구리 원자가 효소의 활성점 기능을 하게 했다. 새 촉매는 빛을 받으면 구성 원자들끼리 전자를 주고받아 구조를 바꾸면서 화학반응을 매개했다. 반응할 때 구조를 변경했다가 다시 원구조를 되찾는다는 점이 효소와 유사하다.
연구진은 개발한 촉매를 물과 메탄올을 섞은 용액에 넣어 수소를 발생시키는 방법으로 촉매 활성도 측정했다. 반응은 상온과 상압에서 진행됐으며 쪼여준 빛은 태양광을 모사한 것으로 자외선뿐 아니라 가시광선도 포함돼 있다.
촉매는 수소를 생산할 때 빛 에너지의 40% 이상을 수소 전환에 썼다. 기존 이산화티타늄 광촉매는 빛 에너지의 30% 정도를 이용한다. 또 새 촉매는 이산화티타늄 광촉매보다 시간당 33배 더 많은 수소를 생산해냈다.
이는 지금껏 학계에 보고된 촉매 중 최고 성능을 보이는 '백금-이산화티타늄 광촉매'와 유사한 수준이라고 연구진은 설명했다.
남기태 교수는 "촉매 원재료 구매에는 그리 비용이 들지 않는다"며 "앞으로 다가올 수소 경제 시대에 새 촉매가 기여했으면 좋겠다"고 기대를 나타냈다.
이산화티타늄에 붙은 구리는 회수해 재활용할 수 있는 만큼, 산업 폐기물이 발생하지 않는 것도 새 촉매의 장점이다. 현재 산업 촉매의 대부분은 수명을 다하면 폐기돼 매립되고, 이 과정에서 2차 오염을 유발해 문제가 됐다.
현택환 단장은 "상온·상압에서 안정적으로 수소를 제조할 수 있는 출발점이 될 것으로 본다"고 연구의 의의를 밝혔다.
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[쥐띠]
지금까지의 길한 날은 가고 불안한 운기가 돌기 시작한다.
1948년생, 거주문제로 마음고생이 따른다. 외출을 삼가해라.
1960년생, 빠져나갈 구멍을 찾으나 갈 곳을 없으리라.
1972년생, 애교가 없고 남과의 조화가 나쁘고 고독하다.
1984년생, 적성에 맞지 않는 일을 하게 되는 하루이다.
[소띠]
신분에 걸맞은 소망은 성취되는 시기이다.
1949년생, 화재, 문서, 인장으로 인한 사고가 우려된다. 조심하라.
1961년생, 장거리 여행도 괜찮다. 많은 것을 보고 배울 기회가 되리라.
1973년생, 한 발 물러나는 것이 길하다.
1985년생, 점점 운기가 왕성해 지는 형국이다.
[범띠]
선거라면 작건 크건 출마해서 당선될 운기가 돌고 있다.
1950년생, 통이 너무 크다. 지출을 줄이도록 하라.
1962년생, 남들과 교제가 많고 두 가지의 일을 겸업하게 되므로 어느 것도 모두 호조를 보인다.
1974년생, 머리를 쓰고 신경을 쓰는 일이 많겠다.
1986년생, 때에 따라서는 두뇌를 회전하여 기민하게 행동하는 것이 좋다.
[토끼띠]
아주 좋은 시기를 만났다. 즐거워하라.
1951년생, 과거에 실패했던 일을 다시 하면 성공하리라.
1963년생, 곧 주위의 도움을 얻어 불운은 사라지고 잘 되게 되는 운기다.
1975년생, 연출적인 일을 하는 사람에게는 더할 수 없이 좋은 시기이다.
1987년생, 용돈이나 보너스를 받게 된다.
[용띠]
질투를 받아 괴로워하게 되리라.
1952년생, 곁으로는 모든 것이 흐뭇하고 만족한 상태에 있다.
1964년생, 부부간에는 득남하거나 주거가 불안해진다.
1976년생, 이성문제가 복잡해져 곤란을 겪게 되리라.
1988년생, 부모와 자식간에 말다툼이 일어날 우려가 있다.
[뱀띠]
자제하지 않으면 생활이 화려함이 지나치게 된다.
1953년생, 여성은 유혹이 많은 시기다. 주의하도록 하라.
1965년생, 직장을 잃었던 귀하는 좋은 소식을 접하게 된다.
1977년생, 갈라졌던 옛 동료가 다시 찾아와서 협력하게 되리라.
1989년생, 친구들과 여행을 떠나라. 우정이 더욱 깊어지리라.
[말띠]
바르고 성실한 자세로 일하자. 소망을 이룬다.
1954년생, 같은 협력자를 찾아서 함께 하면 길하다. 안심하라.
1966년생, 지나치게 외골수적이고 경직된 사고 때문에 어려움에 빠진다.
1978년생, 부질없는 욕심은 일찍 버리는 것이 유리하다.
1990년생, 험난한 가운데 흐름을 따라서 진행하니 큰일도 이룬다.
[양띠]
일관성있는 자세가 필요한 하루다.
1955년생, 몸 치장에 너무 신경 쓰지 말아야 한다. 돈을 낭비하지 말라.
1967년생, 보람도 있지만 진실하게 보내게 되는 하루이다.
1979년생, 큰 운을 이어주지는 않지만 모든 일이 진행된다.
1991년생, 하찮은 일이라도 적극적이며 차근차근 밀고 나간다.
[원숭이띠]
시작단계에서 바로 잡지 못하면 뿔뿔이 흩어지는 결과가 발생한다.
1956년생, 충돌과 마찰이 생길 수 있으니 각별히 유의해야 한다.
1968년생, 자신의 의사가 남에게 전달이 잘 안 되니 답답하다.
1980년생, 처세술로 절묘하게 조화를 부릴 수 있는 하루이다.
1992년생, 변화와 변동이 많이 생기는 하루이다. 눈치를 살펴라.
[닭띠]
넓은 바다에 풍파가 일고 물이 흐려진다.
1957년생, 기대하던 일들이 성취될 듯하다가 막판에 난관을 만난다.
1969년생, 태평성대를 맞이하니 집안이 편안하며 하는 일이 순조롭다.
1981년생, 도와주려는 사람이 있어도 부담스럽다.
1993년생, 얽히고설킨 가운데 정신없는 하루를 보내게 된다.
[개띠]
어려움이 밀려가고 길함이 도래하는 시기이다.
1958년생, 기분전환이 필요한 시기이다. 좋아하는 음식을 먹어봐라.
1970년생, 주먹구구식으로 일을 처리해서 낭패를 볼 수있으니 주의해라.
1982년생, 별거했던 부부가 다시 모여 화합하게 될 수 있다.
1994년생, 빌려주었던 물건이나 돈을 받게되니 기쁨과 안도감이 생기는 하루이다.
[돼지띠]
번영과 발전을 약속 받는 출발점을 찾으리라.
1959년생, 성공이 결실을 이루는 시기에 도달하리라.
1971년생, 계획에 자꾸만 문제가 생기니 우선 계획을 점검하는 것이 필요하다.
1983년생, 현재하고 있는 일이 귀하에게 가장 적합한 일이다.
1995년생, 근검절약하여 저축에 힘쓰고 불우한 이웃에게 덕을 베풀어라.
제공=드림웍
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구리-이산화티타늄 촉매 설계 과정(서울=연합뉴스) = 연구진은 이산화티타늄 광촉매 위에 구리 원자를 가장 안정적으로 올릴 수 있는 위치를 이론적으로 파악했다. 이후 이산화티타늄 층에 구리를 얹고, 열적으로 안정한 이산화실리콘으로 감싼 뒤 고온에서 열처리해 촉매를 완성했다. 2019.4.23 [과학기술정보통신부 제공]
IBS 연구진이 개발한 촉매를 이용해 수소를 생산하는 모습(서울=연합뉴스) = 구리-이산화티타늄 촉매를 수소 생산 반응에 적용한 모습. 물과 메탄올을 섞은 용액에 촉매를 넣고 빛을 가하면 수소가 나온다. 2019.4.23 [과학기술정보통신부 제공]
연구진의 모습(왼쪽부터) 현택환 IBS 나노입자 연구단 단장(공동 교신저자), 이병훈 IBS 나노입자 연구단 연구원(공동 제1저자), 박승학 서울대 연구원(공동 제1저자), 남기태 서울대 교수(공동 교신저자) [과학기술정보통신부 제공]
