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  물에 빛을 쪼이면 '수소'된다…기존보다 33배 ...
  
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작성일 : 2019-04-23     조회 : 11  
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IBS 나노입자연구단, 23일 네이처 머터리얼스 게재물과 메탄올을 섞은 반응물에 개발된 '단원자 구리/이산화티타늄 촉매'를 넣고 빛을 가하면 수소가 생성된다. 사진 속 기포는 수소가 활발히 생성되고 있음을 보여준다.(IBS 제공)© 뉴스1
(서울=뉴스1) 최소망 기자 = 국내 연구진이 물에 빛을 쪼여 수소를 분해할 수 있는 '광(光)촉매'의 효율을 33배나 높인 새로운 촉매를 개발했다. 기존 기술보다 뛰어난 수소 생산율을 보이면서도 가격은 보다 저렴하고 분해과정도 환경에 유해하지 않아, 차세대 에너지원으로 꼽히는 수소를 안정적으로 공급하는 데 활용될 수 있을 전망이다.

과학기술정보통신부는 현택환 기초과학연구원(IBS) 나노입자연단장 연구팀·남기태 서울대 재료공학부 교수 연구팀이 효소와 유사한 불균일촉매인 '단원자 구리·이산화티타늄 촉매'를 세계 최초로 개발했다고 23일 밝혔다.

이 촉매를 물에 넣고 빛을 쪼이면 기존 촉매보다 빛 에너지의 40% 이상을 수소전환 반응에 사용한다. 이는 기존 순수 이산화티타늄보다 33배 향상된 수소 생산 능력이다.

특히 새로 개발한 촉매는 값싼 구리와 티타늄을 사용하기 때문에 원재료 비용은 거의 들지 않을만큼 저렴하면서도 기존에 값비싼 백금과 이산화티타늄 광촉매를 사용했을때보다 1.5배 뛰어난 성능을 보인다.

이처럼 효율이 높고 저렴한 촉매를 연구진이 만들 수 있었던 이유는 '균일촉매'와 '불균일촉매'의 장점만을 취합해 새로운 촉매를 만들었기 때문이다.

균일촉매는 촉매·반응물·생성물이 모두 다 용매에 녹아있어 효율이 높으나 생산단가가 비싸고, 재활용이 어려워 친환경적이지 못하다는 단점이 있다. 반면 고체형태의 불균일촉매는 생산비용이 싸고 재활용이 가능하지만 효율이 낮다는 한계가 있다.

연구진은 이의 장점만 결합하기 위해 생명체 속 '효소'(enzyme)의 작동원리를 적용해 분자구조로 변환해 촉매를 구성했다.

효소는 수천만년에 걸쳐 자연적으로 발전한 촉매로, 생체 내에서 산화와 환원 반응을 통해 주변 단백질과 전자를 주고 받으며 상호작용한다. 이때 자신의 구조를 유연하게 바꾸면서 특정 단백질에 선택적으로 반응해 높은 효율을 보이는 특징이 있다.

연구진이 개발한 촉매는 효소의 구조 원리와 유사하게 이산화티타늄(TiO₂) 나노입자 위에 구리(Cu) 원자 한 개를 올린 형태다. 이론연구를 통해 구리원자를 올렸을 때 열역학적으로 가장 안정적인 상태를 유지할 수 있는 위치를 확인했고, 이어 해당 위치에 구리 단원자를 올려 '단원자 구리·이산화티타늄 나노촉매'를 제조했다.

단원자 촉매는 원자 하나하나가 모두 촉매반응에 참여해 기존 덩어리 촉매보다 가격 대비 촉매 효율성이 수십 배 이상 높다. 또 연구진은 개발된 촉매가 효소와 마찬가지로 구리와 이산화티타늄이 전자를 주고받는 상호작용을 진행하고 구조를 변화시켜 효소와 유사하게 촉매반응에 참여한다는 것도 확인했다.

현재 수소 생산 규모는 실험실에서 생산하는 수준에 그친다. 1시간동안 촉매 1g당 수소 30mg을 생산할 수 있는 수준이다. 수소자동차의 경우 약 5kg 정도의 수소가 공급돼야 실제 운행이 가능하다는 점을 감안했을 때, 현재 실험실에서 제작하는 수준인 촉매를 산업에 적용하고 상용화 할 수 있을만큼 확대하려면 촉매 기술 뿐만 아니라 수소를 저장하고, 이동시킬 수 있는 기술이 동반개발 돼야 한다는 것이 연구진의 설명이다.

현택환 단장은 "가장 이상적인 촉매인 효소와 유사하게 작동하는 불균일촉매를 세계 최초로 개발하고, 불균일촉매의 가장 큰 단점인 낮은 효율 문제를 해결했다는데 큰 의미가 있다"고 말했다..

이번 연구 성과는 23일 '네이처 머터리얼스'(Nature Materials) 온라인판에 실렸다.

현택환 IBS 나노입자연구단 연구단장과 남기태 서울대 재료공학부 교수가 물에 빛을 쪼여 수소를 만들어 낼 수 있는 '단원자 구리/이산화티타늄 촉매'에 대해 브리핑을 하고 있다© 뉴스1

somangchoi@news1.kr

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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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