국내 연구팀이 식물 잎의 광합성 메커니즘을 모방해 수소에너지를 생산할 수 있는 ‘나노잎 촉매’를 개발했다.
포스텍은 화학공학과 용기중 교수·첸 빈(Chen Bin) 박사 팀이 외떡잎식물의 잎을 모방해 수소에너지를 만드는 물분해 과정에서 산소 발생을 촉진시키는 ‘나노잎 촉매’ 개발에 성공했다고 22일 밝혔다.
이번에 개발된 나노잎 촉매는 기존 촉매보다 최대 9.3배까지 촉매 활성이 향상된 것으로 확인됐다.
수소에너지를 얻기 위해서는 물을 산소와 수소로 분해해야 한다.
물분해 반응은 수소발생촉매와 산소발생촉매 반응에 의해 진행되는데 이중 상대적으로 반응이 어려운 산소발생촉매를 개발하는 것이 핵심 기술이다.
연구팀은 대부분이 한해살이인 외떡잎식물이 나란한 잎맥으로 수분과 양분을 효율적으로 전달해 광합성을 하는 것에 착안해, 자연 잎의 장점을 그대로 모사한 나노잎을 개발했다.
물과 양분을 전달하는 잎맥을 본뜬 ‘산화구리(CuO) 나노와이어’ 위에 광합성 작용을 일으키는 잎몸 구조를 모방한 ‘층상이중수산화물(LDH)’을 합성해낸 것.
나노잎 촉매는 잎몸, 즉 LDH 판상구조가 넓은 표면적을 이용해 산소 발생 반응을 촉진하고 잎맥인 나노와이어가 전하를 빠르게 수송함으로써 산소 발생 효율을 대폭 향상했다.
뿐만 아니라 안정적이고 유연성이 뛰어난 것으로 나타나 활용성이 매우 높다.
용기중 교수는 “나노잎 촉매의 개발로 물분해 반응에서 가장 어려운 산소 발생 반응을 획기적으로 촉진할 수 있게 됐다”며 “앞으로 물분해를 통한 수소에너지 생산에 활용될 수 있을 것”이라고 밝혔다.
포항=안창한 기자 changhan@kmib.co.kr
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