전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이

수소 대량생산 새 촉매 개발..‘원자가 수소생산 핵심’

기사입력 : 2019년09월15일 12:00

최종수정 : 2019년09월15일 12:00

UNIST·英연구진, 물 전기분해용 새 촉매합성
이황화나이오븀 적층 내 잉여 원자 규명

[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 = 차세대 청정에너지원인 수소를 대량으로 생산할 수 있는 새로운 촉매가 개발됐다. 물질 구조 속에서 남아도는 원자들이 수소 생산량을 높이는 핵심이라는 사실도 함께 밝혀져 눈길을 끌고 있다.

UNIST(울산과학기술원) 정후영·신현석 교수팀은 영국 케임브리지대 매니쉬 초왈라(Chhowalla) 교수팀과 공동 연구로 수소를 대량으로 생산할 수 있는 촉매(금속성 이황화나이오븀)를 개발했다고 15일 밝혔다. 새 촉매는 결정구조 내 ‘잉여 원자’가 전기전도성을 바꿔 기존 촉매보다 수소 생산량을 월등히 높인다.

연구결과는 재료 분야에서 세계적 권위를 인정받는 ‘네이처 머티리얼스(Nature Materials)’에 지난달 27일 실렸다.

Nb1+XS2의 결정과 원자구조: a) 유리상 탄소에 성장된 Nb1+XS2(x ~ 0.35) 의 원자간힘현미경 이미지. b) 2H(결정구조) Nb1.35S2 와 c) 3R Nb1+XS2 단면 STEM 이미지. 이미지 b와 c의 적색 직사각형은 NbS2 층간에 추가적으로 끼어들어간 나이오븀 원자를 보여줌. [자료=UNIST]

수소는 무한히 재생산이 가능한 차세대 청정에너지원으로 꼽힌다. 하지만 현재 수소 생산에 필요한 촉매는 백금 같은 고가의 금속에 의존하고 있어 대중화에 한계가 있다. 백금을 대신할 촉매 개발이 활발한 가운데 ‘전이금속 칼코젠화물’도 주요 후보군으로 꼽힌다.

전이금속 칼코젠화물은 주기율표상 4, 5, 6족에 자리한 전이금속과 황(S), 셀레늄(Se) 같은 칼코겐 원소가 결합한 화합물이다. 이 물질은 주로 반도체 성질을 띠지만 금속 성질을 갖는 가장자리에서는 수소 발생이 가능하다. 이 덕분에 금속성 전이금속 칼코젠화물이 차세대 수소 발생 촉매로 각광받는다. 하지만 금속성 전이금속 칼코젠화물은 합성이 까다로워 실험적으로 구현된 적이 없었다.

연구팀은 화학기상증착법(CVD)을 이용해 새로운 구조의 금속성 전이금속 칼코젠화물, 이황화나이오븀(NbS₂)을 합성했다. 이 촉매의 전류 밀도(Current density)는 기존의 이차원 전이금속 칼코젠화물에 비해 100배 이상 높았다. 전류 밀도가 높을수록 동일한 전압에서 생산되는 수소량이 많아져 수소 발생 촉매로서 가능성을 보여준 것이다.

또 연구팀은 단면 주사투과전자현미경 기법을 통해 합성된 촉매의 결정 구조를 분석했다. 이번에 합성한 이황화나이오븀은 한 층이 아니라 여러 층이 쌓인 적층형 구조다. 연구팀 관측결과 적층형 이황화나이오븀 층간에는 추가적인 나이오븀 원자가 존재했다. 특히 나이오븀이 촉매 표면에 자리할수록 촉매 성능이 우수해졌다.

공동교신저자 정후영 교수는 “촉매의 금속성이 향상되면 수소 흡착 에너지가 작아진다”며 “흡착 에너지가 작을수록 수소 원자가 촉매 표면에 잘 달라붙어 수소 생성 반응이 활발해지므로 더 좋은 촉매가 된다”고 설명했다.

kimys@newspim.com

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
정부조직 개편 방식 '안갯속' [서울=뉴스핌] 윤채영 기자 = 이재명 정부의 조직 개편 발표가 오는 8월 13일로 정해진 것으로 확인됐다. 국정기획위원회는 이달 말 대국민보고를 할 계획이었지만 미뤄지면서 정부조직 개편의 구체적인 방식은 안갯속이다. 26일 뉴스핌 취재를 종합하면, 국정위는 정부 조직 개편안 등을 이재명 대통령에게 보고하며 막바지 정리 작업 중에 있다. 개편이 유력한 기획재정부와 검찰 조직 등에 대한 추가 검토가 이뤄지고 있는 것으로 알려졌다. [서울=뉴스핌] 이길동 기자 =이한주 국정기획위원회 위원장.2025.07.22 gdlee@newspim.com 국정위는 당초 이달 중 대국민보고 등 주요 일정을 마칠 계획이었다. 국정위의 법적 활동 기한은 60일로 오는 8월 14일까지 활동할 수 있다. 1회 한해 최장 20일까지 연장할 수 있지만 국정위는 조기에 활동을 마무리 하겠다고 했다. 국정위의 속도전에 제동이 걸린 데는 정부의 첫 조직 개편인 만큼 조금 더 신중해야 한다는 목소리가 크게 작용한 것으로 알려졌다. 환경부와 산업자원통상부의 기후와 에너지 파트를 분리해 기후에너지부를 신설하는 과정에서 각 부처의 반발도 나오는 점 등이 대표적이다. 또 이 대통령이 이달 말에서 내달 초 방미 일정이 잡힐 수 있다는 점도 정부조직 개편이 늦어진 배경인 것으로 전해졌다. 1차 정부조직 개편안에는 기재부의 예산 분리 기능과 검찰청 폐지가 담길 것이 유력하다. 조승래 국정위 대변인은 앞서 "기재부 예산 기능을 분리하는 것과 (검찰청의) 수사와 기소 분리는 공약 방향이 명확하다"고 말했다. 기재부 조직 개편은 ▲예산 편성 기능을 분리해 과거의 기획예산처를 되살리고 나머지 기능은 재정경제부로 개편하는 안 ▲예산처가 아니라 재무부를 신설하는 안 ▲기재부 내에서 기능을 조정하는 안 등이 거론돼 왔다. 이 방안들을 놓고 국정위는 검토하고 있다. 현재는 기획재정부를 기획예산처와 재정경제부로 나누는 안이 유력한 것으로 알려졌지만, 국정위는 초안 등과 관련해서는 말을 아끼고 있는 상황이다. 검찰청 폐지 골자의 검찰 조직 개편안도 이번 조직 개편에 포함될 가능성이 높다. 이미 여당에서는 검찰의 수사권과 기소권을 분리하는 내용의 '검찰개혁 4법'을 발의했다. 김용민 더불어민주당 의원 등이 발의한 법안에는 검찰 권력의 핵심인 기소권은 법무부 산하에 공소청을 신설해 여기로 이관하는 내용이 담겼다. 수사권은 행정안전부 산하에 중대범죄수사청을 신설해 이곳으로 넘기기로 했다. 다만 수사권을 행안부 산하에 둘지 법무부 산하에 둘지를 두고는 여권 내에서도 이견이 있어 더 논의 중인 것으로 알려졌다. 금융위원회와 금융감독원 개편 방안을 놓고도 논의가 이어지고 있는 것으로 전해졌다. 당초 금융위 해체 차원의 '금융위 정책과 감독 기능 분리' 조직 개편안이 유력했다. 그러나 최근 여당에서 기획재정부 내 국제금융 업무를 금융위로 이관하는 내용의 법안을 발의하며 '금융위 존치론'이 급부상하고 있다. 금융위 해체론에 제동이 걸렸다는 목소리가 나오면서 이 역시도 오리무중인 상황이다. ycy1486@newspim.com 2025-07-26 07:00
사진
특검, 한덕수 자택·총리공관 압수수색" [세종=뉴스핌] 양가희 기자 = 내란특검팀이 24일 국무총리 서울공관에 대한 압수수색에 들어갔다. 국무총리실은 이날 문자 공지를 통해 특검팀의 수사에 적극 협조하고 있다며 이같이 밝혔다.   특검은 이날 한덕수 전 총리 자택 압수수색에도 나섰다. [서울=뉴스핌] 이형석 기자 = 한덕수 전 국무총리가 2일 오후 서울 서초구 서울고등검찰청에 마련된 내란 특검 사무실에서 조사를 마치고 차량으로 이동하고 있다. 2025.07.02 leehs@newspim.com 한 전 총리는 윤석열 전 대통령의 비상계엄 선포 계획을 알고도 이를 묵인 또는 방조했다는 의혹을 받고 있다. 특검은 압수물 분석을 마치는 대로 한 전 총리 등을 다시 조사한 뒤 구속영장 청구 여부 등을 검토할 전망인 것으로 알려졌다. sheep@newspim.com 2025-07-24 13:54
안다쇼핑
Top으로 이동