서울대 남기태 교수 연구팀, 광합성 원리 구현한 나노 촉매 물질 개발

물을 전기·화학적으로 분해해 수소를 생산하려 할 때 효율을 크게 높일 수 있는 촉매를 국내 연구진이 개발했다.

서울대 공과대학은 재료공학부 남기태 교수 연구팀(진경석 박사, 서흥민 연구원)이 자연계 광합성 원리를 모방, 망간을 활용해 새로운 촉매를 만들고 작동 원리도 규명했다고 13일 밝혔다.

연구팀은 식물이나 박테리아 등에 존재하는 칼슘 망간 클러스터의 물 분해 효율이 기존의 귀금속 촉매에 비해 뛰어난 점에 주목했다. 광합성 원리 등을 구현해 물 분해 효율을 높이고자 한 것이다.

10 나노미터(nm) 이하 망간 산화물 표면에서 일어나는 전기화학적 특성을 적용한 연구팀의 촉매는 물을 전기·화학적으로 분해하는 효율이 기존 망간 촉매보다 50배 이상 뛰어난 것으로 나타났다.

특히 이번 연구는 희소금속이 아닌 ㎏당 2달러(약 2천300원) 정도로 비교적 저렴한 망간을 썼기에 성능은 물론, 가격 측면에서도 현재 상용화된 백금 촉매를 대체할 수 있을 것으로 기대된다.

남 교수는 "광합성 시스템의 핵심 원리가 가장 잘 구현된 인공촉매"라면서 "향후 수소 생산뿐 아니라 리튬 공기 배터리 등 전기화학 촉매 분야에서 중요한 기술적 단초를 제공할 것"이라고 평가했다.

이번 연구결과는 화학 분야의 세계적 학술지인 미국 화학학회지(Journal of the American Chemical Society) 온라인판에 게재됐다.

- 논문명 : Mechanistic Investigation of Water Oxidation Catalyzed by Uniform, Assembled MnO Nanoparticles

(http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jacs.6b10657)

- 학술지 : Journal of the American Chemical Society (2017. 2. 1. 게재)

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