이론·실험팀 동시 운영해 세륨산화물 연구…저온서 車 배기가스 감축 고효율 촉매 개발

포스텍은 화학공학과 한정우 교수·박사과정 김형준씨 팀이 저온에서 배기가스를 줄일 수 있는 고효율 촉매를 개발했다. 이론·실험팀을 동시 운영해 설계부터 제작, 검증까지 한 이번 연구는 촉매 과학 분야 권위지인 ‘켐캣켐’ 표지 및 VIP 논문으로 선정·게재됐다.

연구팀은 컴퓨터 시뮬레이션으로 이론 화학의 문제를 다루는 계산화학을 통해 도펀트 조합을 합리적으로 도출해 냈다. 또 같은 연구실의 실험 연구진에게 바로 제시해 고효율 촉매를 설계하기 위한 시간과 비용을 크게 줄였다. 국내에서 계산화학과 실험연구가 한 연구실에서 진행된 경우는 보기 드문 경우다.

고활성 세륨 산화물 기반 촉매를 제시한 연구팀은 두 가지 전이 금속을 이중 도핑하는 방법을 통해 체계적으로 설계했다. 계산화학적 기법을 통해 구리와 구리·은이 각각 단일 및 이중 도핑 조합 중에서 가장 우수한 후보인 것을 확인했다. 이것을 세륨 산화물 격자에 도핑되도록 나노 입자를 합성했다. 순수한 세슘 산화물과 다른 전이 금속에 도핑된 세슘 산화물보다 더 높은 촉매 활성이 나타나는 것을 실험적으로 증명했다고 연구팀은 설명했다.

한정우 교수는 “자동차 배기가스를 줄이기 위한 촉매를 이론과 실험적 방법을 통해 체계적으로 설계할 수 있었다”면서 “이 방법을 발전시키면 비싼 귀금속 촉매 대신 값싼 금속을 이용한 고효율 촉매의 상용화를 앞당길 것으로 기대된다”고 말했다.

포항=김기태기자 ktk@yeongnam.com

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