KAIST 김형준 교수, CO2의 CO 전환효율 향상 … 양자역학 활용
화학뉴스 2014.09.12
국내 연구팀이 최첨단 양자역학 시뮬레이션을 이용해 대표적 환경오염 물질인 온실가스를 다른 유용한 물질로 전환할 수 있는 고효율 전기화학 촉매 설계기술을 개발했다.
미래창조과학부는 김형준 한구과학기술원(KAIST) 교수팀이 고성능 슈퍼컴퓨터인 타키온을 활용해 새로운 촉매를 설계하고 신규촉매를 사용해 이산화탄소(CO2)를 높은 효율로 일산화탄소(CO)로 전환할 수 있음을 양자역학 시뮬레이션을 통해 증명했다고 9월12일 발표했다. 양자역학 시뮬레이션은 양자역학을 이용해 화학반응을 원자수준에서 예측하는 컴퓨터 시뮬레이션 방법으로 환경오염으로 인해 이산화탄소 등 온실가스를 유용한 물질로 전환해 재활용할 수 있는 기술에 대한 요구가 컸으나 전환효율이 떨어져 상용화에 한계가 있었다. 연구팀은 이산화탄소를 일산화탄소로 전환하는 새로운 고성능·고효율의 촉매를 설계하기 위해 기존 촉매로 사용되는 은 표면에 34종의 다양한 원소를 미세하게 첨가함으로써 이산화탄소가 일산화탄소로 전환되는데 필요한 에너지를 양자역학 시뮬레이션을 통해 조사했다. 연구결과 황 원소가 함유된 촉매를 사용하면 전압이 은 단독촉매를 사용해 이산화탄소를 일산화탄소로 전환할 때에 필요한 전압 0.9V에 비해 0.5V 이상 낮아져 효율이 높아지는 것으로 나타났다. 연구팀 김형준 교수는 “연구팀이 개발한 촉매는 금속들을 조합해 경험적으로 이뤄지던 전기화학 촉매 개발 분야에 새로운 설계 방향을 제안한 것”이라며 “앞으로 온실가스 전환 및 감축 분야에서 새로운 원천소재 개발 및 사용에 큰 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다”고 강조했다. 연구는 미래창조과학부가 추진하는 글로벌 프런티어사업인 하이브리드인터페이스기반 미래소재연구단의 지원으로 수행됐으며 Journal of the American Society 8월25일자 온라인판에 게재됐다. <화학저널 2014/09/12> |
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