나노입자 촉매 저비용·친환경 제조공정 기술 개발

KIST 유성종 박사 "촉매·연료전지 등에 응용 기대"

국내 연구진이 촉매나 연료전지 전극 등에 널리쓰이는 나노입자를 포도당 분말을 이용해 균일한 크기로 양산할 수 있는 저비용 친환경 공정을 개발했다.

한국과학기술연구원(KIST)은 연료전지연구센터 유성종 박사 연구팀이 27일 포도당 분말을 나노입자에 붙였다가 포도당을 녹이면서 촉매지지체인 탄소와 결합시켜안정적이고 균일한 금속·금속산화물 나노입자 촉매를 만드는 기술을 개발했다고 밝혔다.

이 연구 결과는 국제학술지 '사이언티픽 리포트'(Scientific Reports, 9월 18일자) 온라인판에 게재됐다.

나노입자 촉매는 입자 크기가 나노미터(1㎚=10억분의 1ｍ) 수준인 촉매로 탄소로 둘러싸인 나노입자는 활성 표면적이 넓고 전기전도도 등이 우수해 촉매반응, 전기화학에너지 변환, 센서 등에 널리 이용된다.

금속이나 금속산화물 나노입자는 일반적으로 금속 전구체에 화학반응을 가해 만든다. 그러나 금속 전구체는 금속 원소보다 비싸고 화학반응에 유독한 화합물이 사용되기 때문에 저렴하고 친환경적인 제조공정 개발이 필요하다.

연구진은 아르곤 가스 등을 금속 등에 충돌시킬 때 방출되는 나노입자를 물에녹는 포도당 분말 입자 표면에 붙인 다음 포도당 분말을 녹여 제거하고 나노입자를다공성 탄소담지체에 붙이는 방법으로 나노입자 촉매를 만들었다.

연구진은 포도당 분말은 표면에 친수성 수산화기(-OH)가 많아서 작은 크기의 나노입자를 만들고 안정화하는 데 도움이 된다며 이 방법을 사용하면 금속전구체와 유기용매를 사용하지 않는 저비용 친환경적 공정으로도 작고 균일한 크기의 나노입자를 제조할 수 있다고 설명했다.

이 공정은 다양한 금속이나 금속산화물 나노입자를 기존 기술의 10분의 1 정도비용으로 양산할 수 있고, 탄소담지체 외에도 탄소나노튜브, 산화그래핀, 티타늄이산화물 등에도 적용할 수 있다고 연구진은 덧붙였다.

유성종 박사는 "이 연구는 나노입자 촉매를 저렴하고 친환경적인 방법으로 양산할 수 있는 공정기술을 확보한 것"이라며 "앞으로 연료전지 같은 전기화학 변환장치의 촉매와 센서, 광촉매 등 여러 분야에 쓰일 것으로 기대한다"고 말했다.

scitech@yna.co.kr(끝)<저 작 권 자(c)연 합 뉴 스. 무 단 전 재-재 배 포 금 지.>