연세대 손알로이시우스 교수팀, 차세대 청정에너지 기술 위한 연구 결과 발표

[서울=뉴시스](왼쪽부터) 손알로이시우스 교수, 이상섭 연구원, 이윤재 박사, 이기역 연구원. 사진 연세대 *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스]박선민 인턴 기자 = 연세대 신소재공학과 손알로이시우스(Soon Aloysius) 교수 연구팀은 제일원리 양자역학 시뮬레이션을 통해 산소 발생 반응(OER)에 뛰어난 성능을 보이는 다양한 이리듐 산화물 다형체의 구조·특성 관계를 규명했다고 24일 밝혔다.

산소 발생 반응은 물 분자를 산소로 분해하는 촉매 반응으로, 청정에너지로 각광받고 있는 수소를 얻을 때 필요한 중요한 화학 반응이다. 그러나 느린 반응 속도로 인해 효과적인 촉매 없이는 반응을 일으키기 어렵다고 알려져 있다.

손 교수 연구팀은 비정질 이리듐 산화물 내의 복잡한 연결성이 이리듐 원자의 산화수 가변성에 영향을 끼친다는 것을 밝혀내고, 발생된 친전자성 산소가 뛰어난 촉매 효율을 보이는 이유에 대해 물리화학적으로 연구했다.

손 교수는 "매우 높은 촉매 효율을 보이는 나노 다공성 구조들을 포함한 비정질 이리듐 산화물 다형체들에 대한 기초적인 연구 및 이해가 최근까지도 부족한 상황이었고, 이는 더 높은 효율을 가지는 차세대 청정에너지 촉매 설계에 큰 어려움을 주고 있었다"고 설명했다.

그러면서 "본 연구와 같이 원자 단위 수준에서 화학량론과 다형체를 제어하는 연구 방법론은 이러한 산화물 촉매들의 구조·특성 관계를 조정하고 활용 가능성을 극대화할 수 있는 가장 유망한 방법 중 하나"라고 강조했다.

연구팀은 "본 연구는 실험적으로 제시된 준안정상 다공성 및 비정질 이리듐 산화물에 대한 양자역학 시뮬레이션을 통해 소재의 구조·특성 관계에 대한 새로운 물리적 통찰을 제공하고, 산소 발생 반응 효율 발현 원리를 과학적으로 규명해 청정에너지 기술에 활용 가능성이 높은 고효율 촉매의 신속 설계 분야에 새로운 지평을 열 수 있을 것으로 기대된다"고 밝혔다.

한편 해당 연구 결과는 국제 저명 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'(Nature Communications)에 지난 8일 게재됐다.

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