“여러 금속을 섞었더니 더 균일해져”…KAIST, 나노소재 상식 뒤집었다

나노 소재 분야의 오랜 상식을 뒤집고 여러 금속을 섞으면 오히려 더 정교한 소재가 만들어진다는 연구 결과가 나왔습니다.

한국과학기술원(KAIST) 생명화학공학과 정희태 석좌교수 연구팀은 미국 스탠퍼드대 연구팀과 함께 여러 금속을 섞을수록 나노입자의 크기와 성분이 더 균일해지는 현상을 처음으로 규명했다고 어제(7일) 밝혔습니다.

그동안 나노 소재 분야는 성능 향상을 위해 여러 금속을 섞는 방향으로 발전해 왔습니다.

하지만 여러 금속을 섞을수록 원소의 반응 속도가 달라져 입자 크기와 모양이 일정하지 않게 됩니다.

이렇게 되면 정밀하게 제어하기 어려운 문제가 생기는데, 이는 대표적인 나노 소재 분야의 난제로 꼽혀왔습니다.

연구팀은 문제를 해결할 단서로 금속 원소 종류가 늘어날수록 입자 성분이 한 방향으로 모이며 더 균일해지는 현상에 주목했습니다.

연구 결과, 먼저 자리 잡은 금속 원자가 다음 원자가 이후 들어오는 원자가 더 잘 붙도록 돕는 징검다리 역할을 하면서 원자들이 층층이 안정적으로 쌓인다는 사실이 확인됐습니다.

연구팀은 이 원리를 바탕으로 5가지 금속이 포함된 나노입자 촉매를 만들었습니다.

이 촉매는 암모니아에서 수소를 뽑아내는 반응에서 기존 산업용 루테늄 촉매보다 약 4배 높은 효율을 보였고, 900도 고온에서도 안정적인 구조를 유지했습니다.

연구팀은 이번 성과가 수소 생산과 이산화탄소 전환 등 에너지·환경 분야에 직접 적용이 가능할 것으로 보고 있습니다.

이번 연구 결과는 국제학술지 ‘사이언스(Science)’에 실렸습니다.

[사진 출처 : 연합뉴스 / 한국과학기술원(KAIST) 제공]

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전동흔 기자 (east@kbs.co.kr)