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IBS 나노입자 연구단, 폐플라스틱 98% 수소 전환

날마다 산더미처럼 쏟아져나오는 골칫덩어리 폐플라스틱의 새로운 활용 길이 열렸다.

기초과학연구원(IBS) 나노입자 연구단 현택환 단장은 이병훈 고려대 KU-KIST 융합대학원 조교수와 함께 단 1g으로 시간당 3.7ℓ의 수소를 생산하는 세계 최고 효율의 촉매를 개발했다. 이 촉매를 폐플라스틱 광(光) 개질 반응에 적용했을 때, 98%의 플라스틱이 수소로 전환되는 성능을 보였다.

촉매는 화학산업의 감초 역할을 한다. 백금(Pt)을 비롯한 귀금속계 촉매는 좋은 성능을 내는 감초 중의 감초지만 비싼 가격으로 인해 산업적 규모에 적용했을 때 경제성이 떨어진다. 게다가 반응 조건에 따라 금속 원자들이 구조적으로 불안정해져 성능을 온전히 활용하지 못하는 경우가 많았다.

이에 따라 원자 하나하나가 모두 개별적으로 분산된 원자 분산 촉매가 각광 받고 있다. 모든 백금 원자가 반응에 참여하면 촉매의 활용도가 극대화된다. 즉, 적은 양의 귀금속만 사용해 가격은 저렴해지면서 성능은 좋아진다. 원자 분산 촉매는 지지체의 표면에 금속 원자를 고정한 형태다. 기존 합성법은 고온고압의 조건이나 복잡한 합성과정이 필요하다는 단점이 있었다.

연구진은 별도의 전기에너지나 열에너지 투입 없이 태양 빛만을 이용해 상온에서 원자 분산 촉매를 합성하는 방법을 개발했다. 연구진은 이산화티타늄(TiO2)처럼 쉽게 구할 수 있는 상용 산화물을 지지체로 활용했다. 산화물 내부에는 산소가 빠져나가며 생긴 일종의 구멍(산소 결함)이 있다. 연구진은 산화물에 태양 빛을 조사해 내부 산소 결함을 표면으로 이동시켰다. 그리고 표면에 노출된 산소 결함을 금속의 결합 자리로 이용했다. 바둑판의 교차점에 바둑알을 놓듯, 금속 촉매들을 지지체의 표면에 균일하게 결합할 수 있었다.

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https://n.news.naver.com/mnews/article/016/0002262938