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기초과학연구원, 과산화수소 생산 효율 최대 8배 높이는 촉매 개발

2020-01-14기사 편집 2020-01-14 14:36:33      이수진 기자

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첨부사진1연구진이 개발한 코발트 원자 그래핀 촉매의 모식도. 사진=기초과학연구원 제공


화학 및 제약 산업의 핵심재료인 과산화수소의 생산 효율을 최대 8배 높일 수 있는 촉매가 개발됐다.

14일 기초과학연구원은 나노입자 연구단이 서울시립대 교수팀과 공동으로 산소와 물만을 이용해 친환경적으로 과산화수소를 생산할 수 있는 전기촉매를 개발했다고 밝혔다.

산업용 과산화수소는 의료현장, 폐수 처리제, 반도체 공정 등 폭넓게 사용되고 있지만 이를 생산하려면 고가의 팔라듐 촉매와 에너지가 소비되고 환경오염을 유발한다는 한계가 있었다.

이에 연구팀은 복잡한 공정 없이 과산화수소를 물과 산소를 이용해 전기적으로 생산할 수 있는 저렴한 촉매를 고안해냈다. 연구진이 개발한 촉매는 2차원 그래핀 위에 코발트 원자를 올린 형태로, 기존 촉매보다 저렴한 원자를 사용함으로써 단가를 낮췄다.

이 촉매는 지금까지 가장 효율이 좋다고 알려진 촉매보다 최대 8배이상 높은 생산성능을 나타냈다. 1kg의 촉매를 사용했을 때 하루에 341.2kg의 과산화수소를 생산할 수 있는 성능이다. 또한 110시간 이상 과산화수소를 연속적으로 생산하는 실험을 진행한 후에도 초기성능의 98% 이상을 유지하는 것으로 확인됐다.

폐촉매가 발생하지 않아 친환경적이라는 장점도 있다. 이번 연구는 세계 최초로 원자 수준에서 불균일 촉매의 활성을 높일 수 있는 원리를 규명했다는 학술적 의미가 있다. 연구진은 이 촉매가 상온·상압에서도 안정적, 친환경적으로 생성물을 합성할 수 있는 만큼 다양한 화학공정에서 폭넓게 사용될 것으로 기대하고 있다.이수진 기자





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