최명룡 교수팀, 폐수로 암모니아 만들고 수소까지 뽑아내는 촉매 개발

▸국제 저널 《스몰》과 《저널 오브 머티리얼즈 케미스트리 A》 표지 논문 연속 선정

▸폐수 자원화부터 수소 생산까지…레이저 촉매로 환경·에너지 동시 해결

경상국립대학교(GNU·총장 권진회) 자연과학대학 화학과 최명룡 교수(광화학 나노소재 전문 핵심연구지원센터장) 연구팀은 폐수 속 오염물질을 유용한 자원으로 바꾸고 동시에 수소를 생산할 수 있는 신개념 촉매를 개발해 학계의 주목을 받고 있다. 이 연구는 세계적인 과학 저널 《스몰(Small)》(IF:)과 《저널 오브 머티리얼즈 케미스트리 A(Journal of Materials Chemistry A)》(IF:)에 각각 게재되었으며 두 편 모두 표지 논문으로 선정됐다.

《스몰》에 게재된 첫 번째 논문은 수질 오염의 원인 중 하나인 ‘아질산염’을 친환경적인 방식으로 ‘암모니아’로 바꾸는 기술을 선보였다. 여기에 그치지 않고 이 반응과 동시에 전기를 생산하는 전지 시스템까지 개발해 에너지와 환경 문제를 함께 해결할 수 있는 가능성을 제시했다. 핵심은 금속 입자를 정밀하게 배치한 촉매다. 레이저를 이용해 아주 짧은 시간 안에 코발트(Co), 철(Fe), 루테늄(Ru) 원자가 함께 작동하는 구조를 만든 것으로 이 촉매는 전기 흐름만으로 아질산염을 효율적으로 분해하고 암모니아를 만들어낸다.

두 번째 논문은 《저널 오브 머티리얼즈 케미스트리 A》에 게재된 연구로, 물을 분해해 수소를 얻는 반응을 개선할 수 있는 새로운 촉매를 만들었다. 크롬(Cr), 니켈(Ni), 철(Fe), 코발트(Co), 바나듐(V) 등 서로 다른 금속들을 하나로 섞어 만든 ‘고엔트로피 산화물’이 그 주인공이다. 이 촉매는 물 속에서 산소를 뽑아내는 반응을 더 빠르게 도와주며 기존의 값비싼 촉매보다 저렴하면서도 오래 사용할 수 있다. 특히, 이 촉매 역시 레이저를 이용해 몇 분 안에 손쉽게 합성할 수 있어 상용화 가능성도 높다는 평가를 받고 있다.

최명룡 교수는 “복잡한 공정을 거치지 않고 간단한 방법으로도 환경을 살리고 에너지를 얻을 수 있다는 걸 보여주고 싶었다.”라며 “이번 성과로해 수소 에너지와 폐수 자원화 같은 분야에서 더 많은 활용이 가능하길 기대한다.”라고 말했다.

이번 행사는 과학기술정보통신부, 교육부, 한국기초과학지원연구원이 주관하는 기초과학 연구역량 강화사업 ‘광화학 나노소재 전문 핵심연구지원센터’, ‘인프라 고도화: 실시간 극저온 엑스선 흡수 분광기 구축을 통한 우주극한환경 대응 광화학 소재 개발’, ‘거점: 영남권 실시간 극저온 XAS 기반 우주 극한소재 연구 네트워크 활성화’ 사업과 ‘국가연구지원시설 고도화사업’의 지원을 바탕으로 수행됐다.

ㅇ 사진 설명: 표지논문, 박사과정 샤라냐 칸난 안바라수 씨, 표지논문, 박사과정 정시언 씨, 라자 아루무감 센틸 박사, 최명룡 교수(왼쪽부터)

ㅇ 내용 문의: 경상국립대학교 화학과 최명룡 교수 055-772-1492