- 기존 고가의 백금 촉매 대체 가능한 금속유기골격체(MOF)계 탄소 촉매 개발 - 성능 및 대량생산성으로 상용화 기대, 향후 차세대 비 백금계 촉매 연구 기여 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 수소·연료전지연구단 유성종 박사팀은 경희대학교 김진수 교수와의 공동연구를 통해, 최근 차세대 연료전지로 각광받고 있는 알칼라인 연료전지에 사용되는 고가의 촉매인 백금을 대체할 수 있는 저가형 촉매를 개발했다고 밝혔다. 이 촉매는 대량생산이 가능하여 알칼라인 연료전지의 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 보인다. 연료전지는 수소와 산소의 전기화학 반응으로 전기를 생산하며 이산화탄소나 질소산화물 등 공해물질의 배출 없이 물만 배출하는 친환경 발전장치이다. 하지만 연료전지에서 일어나는 반응(산소환원반응)이 느린 속도로 일어나기 때문에 이 속도를 빠르게 하는 역할을 하는 촉매는 연료전지의 발전 효율을 증가시킬 수 있는 핵심이다. 따라서 성능을 올리기 위해서는 촉매의 역할이 굉장히 중요한데, 주로 백금계열 촉매가 사용돼왔다. 그러나, 귀금속인 백금계열 촉매는 가격이 비싸고 특정 지역에서만 생산되는 한계를 갖고 있었다. 백금 소재를 대체하고자 금속이나 질소가 첨가된 탄소계 촉매에 관한 연구들이 활발하게 진행 중이다. 현재까지 개발된 탄소계 소재의 촉매들은 우수한 효율을 보이지만, 그 원리를 정확히 알지 못한다는 문제점 등이 있어 실제 알칼라인 연료전지를 구동할 수는 없었다. KIST 연구진은 백금을 대체할 촉매로 차세대 촉매로서 꾸준히 보고되었으나, 낮은 생산 수율과 후처리 공정 문제 등 상용화에 어려움을 겪고 있는 금속유기골격체(Metal Organic Frameworks)를 활용했다. KIST-경희대학교 공동연구진은, 스프레이 열분해법을 통해 코발트 및 질소가 도핑된 MOF계 촉매를 개발하였다. 스프레이 열분해법은 연속적인 공정으로 대량생산이 가능하고 공업용 가습기를 이용하여 입자를 만들기 때문에, 필요한 구조의 입자를 쉽게 제조할 수 있었다. 개발된 촉매는 상용 백금 촉매보다 40% 성능이 향상되었다. KIST 유성종 박사는 “본 연구는 스프레이 열분해법의 도입으로 MOF계열 촉매의 성능 향상뿐만 아니라 MOF재료의 대량생산의 가능성을 가지고 있어 연료전지 산소환원반응 촉매 분야 및 흡착제, 배터리 분야 등 다양한 분야에 응용될 수 있을 것으로 기대한다.”라고 연구 의의를 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 KIST의 주요사업과 기후변화대응기술개발사업, 글로벌프론티어 멀티스케일에너지시스템연구사업 및 결정기능화공정기술센터(ERC)사업으로 수행되었으며, 경희대학교와의 공동연구로 진행된 이번 연구결과는 에너지 환경 분야 국제 저널인 ‘Applied Catalysis B-Environmental’ (IF: 14.229, JCR 분야 상위 0.962%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Hollow-sphere Co-NC synthesis by incorporation of ultrasonic spray pyrolysis and pseudomorphic replication and its enhanced oxygen reduction reaction - (제 1저자) 한국과학기술연구원 임경민 박사과정 - (제 1저자) 경희대학교 화학공학과 김동휘 석사과정 - (교신저자) 한국과학기술연구원 유성종 책임연구원 - (교신저자) 경희대학교 화학공학과 김진수 교수 <그림설명> [그림 1] (a) 스프레이 열분해 공정 (Ultrasonic spray pyrolysis) 모식도 (b) 개발된 중공 입자 구조 촉매의 합성 과정 [그림 2] (a) 제조된 촉매와 상용 촉매 산소화원반응 결과 (b) 알칼라인 연료전지 구동 시 성능 결과

- 기존 고가의 백금 촉매 대체 가능한 금속유기골격체(MOF)계 탄소 촉매 개발 - 성능 및 대량생산성으로 상용화 기대, 향후 차세대 비 백금계 촉매 연구 기여 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 수소·연료전지연구단 유성종 박사팀은 경희대학교 김진수 교수와의 공동연구를 통해, 최근 차세대 연료전지로 각광받고 있는 알칼라인 연료전지에 사용되는 고가의 촉매인 백금을 대체할 수 있는 저가형 촉매를 개발했다고 밝혔다. 이 촉매는 대량생산이 가능하여 알칼라인 연료전지의 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 보인다. 연료전지는 수소와 산소의 전기화학 반응으로 전기를 생산하며 이산화탄소나 질소산화물 등 공해물질의 배출 없이 물만 배출하는 친환경 발전장치이다. 하지만 연료전지에서 일어나는 반응(산소환원반응)이 느린 속도로 일어나기 때문에 이 속도를 빠르게 하는 역할을 하는 촉매는 연료전지의 발전 효율을 증가시킬 수 있는 핵심이다. 따라서 성능을 올리기 위해서는 촉매의 역할이 굉장히 중요한데, 주로 백금계열 촉매가 사용돼왔다. 그러나, 귀금속인 백금계열 촉매는 가격이 비싸고 특정 지역에서만 생산되는 한계를 갖고 있었다. 백금 소재를 대체하고자 금속이나 질소가 첨가된 탄소계 촉매에 관한 연구들이 활발하게 진행 중이다. 현재까지 개발된 탄소계 소재의 촉매들은 우수한 효율을 보이지만, 그 원리를 정확히 알지 못한다는 문제점 등이 있어 실제 알칼라인 연료전지를 구동할 수는 없었다. KIST 연구진은 백금을 대체할 촉매로 차세대 촉매로서 꾸준히 보고되었으나, 낮은 생산 수율과 후처리 공정 문제 등 상용화에 어려움을 겪고 있는 금속유기골격체(Metal Organic Frameworks)를 활용했다. KIST-경희대학교 공동연구진은, 스프레이 열분해법을 통해 코발트 및 질소가 도핑된 MOF계 촉매를 개발하였다. 스프레이 열분해법은 연속적인 공정으로 대량생산이 가능하고 공업용 가습기를 이용하여 입자를 만들기 때문에, 필요한 구조의 입자를 쉽게 제조할 수 있었다. 개발된 촉매는 상용 백금 촉매보다 40% 성능이 향상되었다. KIST 유성종 박사는 “본 연구는 스프레이 열분해법의 도입으로 MOF계열 촉매의 성능 향상뿐만 아니라 MOF재료의 대량생산의 가능성을 가지고 있어 연료전지 산소환원반응 촉매 분야 및 흡착제, 배터리 분야 등 다양한 분야에 응용될 수 있을 것으로 기대한다.”라고 연구 의의를 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 KIST의 주요사업과 기후변화대응기술개발사업, 글로벌프론티어 멀티스케일에너지시스템연구사업 및 결정기능화공정기술센터(ERC)사업으로 수행되었으며, 경희대학교와의 공동연구로 진행된 이번 연구결과는 에너지 환경 분야 국제 저널인 ‘Applied Catalysis B-Environmental’ (IF: 14.229, JCR 분야 상위 0.962%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Hollow-sphere Co-NC synthesis by incorporation of ultrasonic spray pyrolysis and pseudomorphic replication and its enhanced oxygen reduction reaction - (제 1저자) 한국과학기술연구원 임경민 박사과정 - (제 1저자) 경희대학교 화학공학과 김동휘 석사과정 - (교신저자) 한국과학기술연구원 유성종 책임연구원 - (교신저자) 경희대학교 화학공학과 김진수 교수 <그림설명> [그림 1] (a) 스프레이 열분해 공정 (Ultrasonic spray pyrolysis) 모식도 (b) 개발된 중공 입자 구조 촉매의 합성 과정 [그림 2] (a) 제조된 촉매와 상용 촉매 산소화원반응 결과 (b) 알칼라인 연료전지 구동 시 성능 결과

- 기존 고가의 백금 촉매 대체 가능한 금속유기골격체(MOF)계 탄소 촉매 개발 - 성능 및 대량생산성으로 상용화 기대, 향후 차세대 비 백금계 촉매 연구 기여 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 수소·연료전지연구단 유성종 박사팀은 경희대학교 김진수 교수와의 공동연구를 통해, 최근 차세대 연료전지로 각광받고 있는 알칼라인 연료전지에 사용되는 고가의 촉매인 백금을 대체할 수 있는 저가형 촉매를 개발했다고 밝혔다. 이 촉매는 대량생산이 가능하여 알칼라인 연료전지의 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 보인다. 연료전지는 수소와 산소의 전기화학 반응으로 전기를 생산하며 이산화탄소나 질소산화물 등 공해물질의 배출 없이 물만 배출하는 친환경 발전장치이다. 하지만 연료전지에서 일어나는 반응(산소환원반응)이 느린 속도로 일어나기 때문에 이 속도를 빠르게 하는 역할을 하는 촉매는 연료전지의 발전 효율을 증가시킬 수 있는 핵심이다. 따라서 성능을 올리기 위해서는 촉매의 역할이 굉장히 중요한데, 주로 백금계열 촉매가 사용돼왔다. 그러나, 귀금속인 백금계열 촉매는 가격이 비싸고 특정 지역에서만 생산되는 한계를 갖고 있었다. 백금 소재를 대체하고자 금속이나 질소가 첨가된 탄소계 촉매에 관한 연구들이 활발하게 진행 중이다. 현재까지 개발된 탄소계 소재의 촉매들은 우수한 효율을 보이지만, 그 원리를 정확히 알지 못한다는 문제점 등이 있어 실제 알칼라인 연료전지를 구동할 수는 없었다. KIST 연구진은 백금을 대체할 촉매로 차세대 촉매로서 꾸준히 보고되었으나, 낮은 생산 수율과 후처리 공정 문제 등 상용화에 어려움을 겪고 있는 금속유기골격체(Metal Organic Frameworks)를 활용했다. KIST-경희대학교 공동연구진은, 스프레이 열분해법을 통해 코발트 및 질소가 도핑된 MOF계 촉매를 개발하였다. 스프레이 열분해법은 연속적인 공정으로 대량생산이 가능하고 공업용 가습기를 이용하여 입자를 만들기 때문에, 필요한 구조의 입자를 쉽게 제조할 수 있었다. 개발된 촉매는 상용 백금 촉매보다 40% 성능이 향상되었다. KIST 유성종 박사는 “본 연구는 스프레이 열분해법의 도입으로 MOF계열 촉매의 성능 향상뿐만 아니라 MOF재료의 대량생산의 가능성을 가지고 있어 연료전지 산소환원반응 촉매 분야 및 흡착제, 배터리 분야 등 다양한 분야에 응용될 수 있을 것으로 기대한다.”라고 연구 의의를 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 KIST의 주요사업과 기후변화대응기술개발사업, 글로벌프론티어 멀티스케일에너지시스템연구사업 및 결정기능화공정기술센터(ERC)사업으로 수행되었으며, 경희대학교와의 공동연구로 진행된 이번 연구결과는 에너지 환경 분야 국제 저널인 ‘Applied Catalysis B-Environmental’ (IF: 14.229, JCR 분야 상위 0.962%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Hollow-sphere Co-NC synthesis by incorporation of ultrasonic spray pyrolysis and pseudomorphic replication and its enhanced oxygen reduction reaction - (제 1저자) 한국과학기술연구원 임경민 박사과정 - (제 1저자) 경희대학교 화학공학과 김동휘 석사과정 - (교신저자) 한국과학기술연구원 유성종 책임연구원 - (교신저자) 경희대학교 화학공학과 김진수 교수 <그림설명> [그림 1] (a) 스프레이 열분해 공정 (Ultrasonic spray pyrolysis) 모식도 (b) 개발된 중공 입자 구조 촉매의 합성 과정 [그림 2] (a) 제조된 촉매와 상용 촉매 산소화원반응 결과 (b) 알칼라인 연료전지 구동 시 성능 결과

- 기존 고가의 백금 촉매 대체 가능한 금속유기골격체(MOF)계 탄소 촉매 개발 - 성능 및 대량생산성으로 상용화 기대, 향후 차세대 비 백금계 촉매 연구 기여 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 수소·연료전지연구단 유성종 박사팀은 경희대학교 김진수 교수와의 공동연구를 통해, 최근 차세대 연료전지로 각광받고 있는 알칼라인 연료전지에 사용되는 고가의 촉매인 백금을 대체할 수 있는 저가형 촉매를 개발했다고 밝혔다. 이 촉매는 대량생산이 가능하여 알칼라인 연료전지의 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 보인다. 연료전지는 수소와 산소의 전기화학 반응으로 전기를 생산하며 이산화탄소나 질소산화물 등 공해물질의 배출 없이 물만 배출하는 친환경 발전장치이다. 하지만 연료전지에서 일어나는 반응(산소환원반응)이 느린 속도로 일어나기 때문에 이 속도를 빠르게 하는 역할을 하는 촉매는 연료전지의 발전 효율을 증가시킬 수 있는 핵심이다. 따라서 성능을 올리기 위해서는 촉매의 역할이 굉장히 중요한데, 주로 백금계열 촉매가 사용돼왔다. 그러나, 귀금속인 백금계열 촉매는 가격이 비싸고 특정 지역에서만 생산되는 한계를 갖고 있었다. 백금 소재를 대체하고자 금속이나 질소가 첨가된 탄소계 촉매에 관한 연구들이 활발하게 진행 중이다. 현재까지 개발된 탄소계 소재의 촉매들은 우수한 효율을 보이지만, 그 원리를 정확히 알지 못한다는 문제점 등이 있어 실제 알칼라인 연료전지를 구동할 수는 없었다. KIST 연구진은 백금을 대체할 촉매로 차세대 촉매로서 꾸준히 보고되었으나, 낮은 생산 수율과 후처리 공정 문제 등 상용화에 어려움을 겪고 있는 금속유기골격체(Metal Organic Frameworks)를 활용했다. KIST-경희대학교 공동연구진은, 스프레이 열분해법을 통해 코발트 및 질소가 도핑된 MOF계 촉매를 개발하였다. 스프레이 열분해법은 연속적인 공정으로 대량생산이 가능하고 공업용 가습기를 이용하여 입자를 만들기 때문에, 필요한 구조의 입자를 쉽게 제조할 수 있었다. 개발된 촉매는 상용 백금 촉매보다 40% 성능이 향상되었다. KIST 유성종 박사는 “본 연구는 스프레이 열분해법의 도입으로 MOF계열 촉매의 성능 향상뿐만 아니라 MOF재료의 대량생산의 가능성을 가지고 있어 연료전지 산소환원반응 촉매 분야 및 흡착제, 배터리 분야 등 다양한 분야에 응용될 수 있을 것으로 기대한다.”라고 연구 의의를 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 KIST의 주요사업과 기후변화대응기술개발사업, 글로벌프론티어 멀티스케일에너지시스템연구사업 및 결정기능화공정기술센터(ERC)사업으로 수행되었으며, 경희대학교와의 공동연구로 진행된 이번 연구결과는 에너지 환경 분야 국제 저널인 ‘Applied Catalysis B-Environmental’ (IF: 14.229, JCR 분야 상위 0.962%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Hollow-sphere Co-NC synthesis by incorporation of ultrasonic spray pyrolysis and pseudomorphic replication and its enhanced oxygen reduction reaction - (제 1저자) 한국과학기술연구원 임경민 박사과정 - (제 1저자) 경희대학교 화학공학과 김동휘 석사과정 - (교신저자) 한국과학기술연구원 유성종 책임연구원 - (교신저자) 경희대학교 화학공학과 김진수 교수 <그림설명> [그림 1] (a) 스프레이 열분해 공정 (Ultrasonic spray pyrolysis) 모식도 (b) 개발된 중공 입자 구조 촉매의 합성 과정 [그림 2] (a) 제조된 촉매와 상용 촉매 산소화원반응 결과 (b) 알칼라인 연료전지 구동 시 성능 결과

- 기존 고가의 백금 촉매 대체 가능한 금속유기골격체(MOF)계 탄소 촉매 개발 - 성능 및 대량생산성으로 상용화 기대, 향후 차세대 비 백금계 촉매 연구 기여 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 수소·연료전지연구단 유성종 박사팀은 경희대학교 김진수 교수와의 공동연구를 통해, 최근 차세대 연료전지로 각광받고 있는 알칼라인 연료전지에 사용되는 고가의 촉매인 백금을 대체할 수 있는 저가형 촉매를 개발했다고 밝혔다. 이 촉매는 대량생산이 가능하여 알칼라인 연료전지의 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 보인다. 연료전지는 수소와 산소의 전기화학 반응으로 전기를 생산하며 이산화탄소나 질소산화물 등 공해물질의 배출 없이 물만 배출하는 친환경 발전장치이다. 하지만 연료전지에서 일어나는 반응(산소환원반응)이 느린 속도로 일어나기 때문에 이 속도를 빠르게 하는 역할을 하는 촉매는 연료전지의 발전 효율을 증가시킬 수 있는 핵심이다. 따라서 성능을 올리기 위해서는 촉매의 역할이 굉장히 중요한데, 주로 백금계열 촉매가 사용돼왔다. 그러나, 귀금속인 백금계열 촉매는 가격이 비싸고 특정 지역에서만 생산되는 한계를 갖고 있었다. 백금 소재를 대체하고자 금속이나 질소가 첨가된 탄소계 촉매에 관한 연구들이 활발하게 진행 중이다. 현재까지 개발된 탄소계 소재의 촉매들은 우수한 효율을 보이지만, 그 원리를 정확히 알지 못한다는 문제점 등이 있어 실제 알칼라인 연료전지를 구동할 수는 없었다. KIST 연구진은 백금을 대체할 촉매로 차세대 촉매로서 꾸준히 보고되었으나, 낮은 생산 수율과 후처리 공정 문제 등 상용화에 어려움을 겪고 있는 금속유기골격체(Metal Organic Frameworks)를 활용했다. KIST-경희대학교 공동연구진은, 스프레이 열분해법을 통해 코발트 및 질소가 도핑된 MOF계 촉매를 개발하였다. 스프레이 열분해법은 연속적인 공정으로 대량생산이 가능하고 공업용 가습기를 이용하여 입자를 만들기 때문에, 필요한 구조의 입자를 쉽게 제조할 수 있었다. 개발된 촉매는 상용 백금 촉매보다 40% 성능이 향상되었다. KIST 유성종 박사는 “본 연구는 스프레이 열분해법의 도입으로 MOF계열 촉매의 성능 향상뿐만 아니라 MOF재료의 대량생산의 가능성을 가지고 있어 연료전지 산소환원반응 촉매 분야 및 흡착제, 배터리 분야 등 다양한 분야에 응용될 수 있을 것으로 기대한다.”라고 연구 의의를 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 KIST의 주요사업과 기후변화대응기술개발사업, 글로벌프론티어 멀티스케일에너지시스템연구사업 및 결정기능화공정기술센터(ERC)사업으로 수행되었으며, 경희대학교와의 공동연구로 진행된 이번 연구결과는 에너지 환경 분야 국제 저널인 ‘Applied Catalysis B-Environmental’ (IF: 14.229, JCR 분야 상위 0.962%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Hollow-sphere Co-NC synthesis by incorporation of ultrasonic spray pyrolysis and pseudomorphic replication and its enhanced oxygen reduction reaction - (제 1저자) 한국과학기술연구원 임경민 박사과정 - (제 1저자) 경희대학교 화학공학과 김동휘 석사과정 - (교신저자) 한국과학기술연구원 유성종 책임연구원 - (교신저자) 경희대학교 화학공학과 김진수 교수 <그림설명> [그림 1] (a) 스프레이 열분해 공정 (Ultrasonic spray pyrolysis) 모식도 (b) 개발된 중공 입자 구조 촉매의 합성 과정 [그림 2] (a) 제조된 촉매와 상용 촉매 산소화원반응 결과 (b) 알칼라인 연료전지 구동 시 성능 결과

- 기존 고가의 백금 촉매 대체 가능한 금속유기골격체(MOF)계 탄소 촉매 개발 - 성능 및 대량생산성으로 상용화 기대, 향후 차세대 비 백금계 촉매 연구 기여 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 수소·연료전지연구단 유성종 박사팀은 경희대학교 김진수 교수와의 공동연구를 통해, 최근 차세대 연료전지로 각광받고 있는 알칼라인 연료전지에 사용되는 고가의 촉매인 백금을 대체할 수 있는 저가형 촉매를 개발했다고 밝혔다. 이 촉매는 대량생산이 가능하여 알칼라인 연료전지의 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 보인다. 연료전지는 수소와 산소의 전기화학 반응으로 전기를 생산하며 이산화탄소나 질소산화물 등 공해물질의 배출 없이 물만 배출하는 친환경 발전장치이다. 하지만 연료전지에서 일어나는 반응(산소환원반응)이 느린 속도로 일어나기 때문에 이 속도를 빠르게 하는 역할을 하는 촉매는 연료전지의 발전 효율을 증가시킬 수 있는 핵심이다. 따라서 성능을 올리기 위해서는 촉매의 역할이 굉장히 중요한데, 주로 백금계열 촉매가 사용돼왔다. 그러나, 귀금속인 백금계열 촉매는 가격이 비싸고 특정 지역에서만 생산되는 한계를 갖고 있었다. 백금 소재를 대체하고자 금속이나 질소가 첨가된 탄소계 촉매에 관한 연구들이 활발하게 진행 중이다. 현재까지 개발된 탄소계 소재의 촉매들은 우수한 효율을 보이지만, 그 원리를 정확히 알지 못한다는 문제점 등이 있어 실제 알칼라인 연료전지를 구동할 수는 없었다. KIST 연구진은 백금을 대체할 촉매로 차세대 촉매로서 꾸준히 보고되었으나, 낮은 생산 수율과 후처리 공정 문제 등 상용화에 어려움을 겪고 있는 금속유기골격체(Metal Organic Frameworks)를 활용했다. KIST-경희대학교 공동연구진은, 스프레이 열분해법을 통해 코발트 및 질소가 도핑된 MOF계 촉매를 개발하였다. 스프레이 열분해법은 연속적인 공정으로 대량생산이 가능하고 공업용 가습기를 이용하여 입자를 만들기 때문에, 필요한 구조의 입자를 쉽게 제조할 수 있었다. 개발된 촉매는 상용 백금 촉매보다 40% 성능이 향상되었다. KIST 유성종 박사는 “본 연구는 스프레이 열분해법의 도입으로 MOF계열 촉매의 성능 향상뿐만 아니라 MOF재료의 대량생산의 가능성을 가지고 있어 연료전지 산소환원반응 촉매 분야 및 흡착제, 배터리 분야 등 다양한 분야에 응용될 수 있을 것으로 기대한다.”라고 연구 의의를 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원으로 KIST의 주요사업과 기후변화대응기술개발사업, 글로벌프론티어 멀티스케일에너지시스템연구사업 및 결정기능화공정기술센터(ERC)사업으로 수행되었으며, 경희대학교와의 공동연구로 진행된 이번 연구결과는 에너지 환경 분야 국제 저널인 ‘Applied Catalysis B-Environmental’ (IF: 14.229, JCR 분야 상위 0.962%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Hollow-sphere Co-NC synthesis by incorporation of ultrasonic spray pyrolysis and pseudomorphic replication and its enhanced oxygen reduction reaction - (제 1저자) 한국과학기술연구원 임경민 박사과정 - (제 1저자) 경희대학교 화학공학과 김동휘 석사과정 - (교신저자) 한국과학기술연구원 유성종 책임연구원 - (교신저자) 경희대학교 화학공학과 김진수 교수 <그림설명> [그림 1] (a) 스프레이 열분해 공정 (Ultrasonic spray pyrolysis) 모식도 (b) 개발된 중공 입자 구조 촉매의 합성 과정 [그림 2] (a) 제조된 촉매와 상용 촉매 산소화원반응 결과 (b) 알칼라인 연료전지 구동 시 성능 결과

- KIST,‘이산화탄소→일산화탄소’로 전환하는 황화니켈 촉매 개발 - 단원자 촉매의 전자구조를 모사하는 새로운 촉매 개발법 제시 지구 온난화에 따른 기상 이변으로 세계 각국은 최근 수 년 간 극심한 폭염과 가뭄, 홍수 등 재난에 가까운 상황을 겪고 있어 위기감이 고조되고 있다. 이런 가운데 국내 연구진이 지구온난화를 일으키는 온실가스 원인 중 하나인 이산화탄소의 자원화를 실현할 새로운 촉매 소재를 개발해 화제다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 청정에너지연구센터 오형석·이웅희 박사팀이 온실가스의 주범인 이산화탄소를 산업계의 원료로 쓰이는 일산화탄소로 전환할 때 쓰이는 황화니켈 촉매 물질을 개발했다고 밝혔다. 개발된 촉매는 실제 전환 시스템에 적용한 결과 기존 니켈단일원자 촉매보다 3배 이상의 이산화탄소 전환 성능을 보였다. 이산화탄소는 지구온난화를 유발하는 물질 중 대부분을 차지하며 온실효과에 미치는 영향 또한 가장 크다. 그런데 전기화학적 환원 반응을 이용하면 일산화탄소, 에틸렌, 개미산, 메탄올 등 유용한 화합물로 변화시킬 수 있어 이를 포집·활용·저장하고자 하는 연구개발이 활발히 이루어지고 있으며, 특히 일산화탄소(CO)는 산업계에서는 매우 중요한 기초 원료로 이용된다. 일산화탄소는 화학적으로 매우 불안정해 화학, 금속, 전자산업 등에서 환원제로 주로 활용되고 있으며, 에너지 투입 대비 생산량이 많아 이산화탄소로 만들 수 있는 화학원료 중에서도 경제적 가치가 가장 높은 물질이다. 이산화탄소의 일산화탄소 전환 연구는 가격이 비싼 은과 금 같은 귀금속 촉매를 기반으로 이루어져 왔다. 본격적인 상용화를 위해서는 저렴한 촉매 소재의 개발이 관건이었는데, 니켈(Ni) 기반의 단일원자 촉매가 귀금속 촉매의 대안으로 개발되었지만 이산화탄소 전환 속도, 즉 최대 전류량이 낮다는 한계가 있었다. 연구진은 상대적으로 저렴한 황화 니켈 촉매를 제안하고, 이를 실제 시스템에 적용해 높은 성능을 얻었다. 일반적으로 단일 원자상태의 니켈만 이산화탄소 전환이 가능하고, 이외의 금속상태의 니켈 촉매는 이산화탄소 전환 성능이 없다고 알려져 있었다. 하지만 실시간 분석(Operando analysis)을 통해 연구한 결과 황화니켈 촉매는 반응 중에 단일 원자 니켈 촉매의 전자구조를 모사해 높은 전기화학적 이산화탄소 전환 활성을 보이는 것을 확인했다. 또한 전력효율(패러데이 효율3))역시 기존 니켈 단일원자 촉매(22%)보다 3배 이상(70%) 향상되는 것으로 확인됐다. KIST 오형석 박사는 “니켈 단일원자 촉매의 반응과 거동을 실시간으로 분석해 모사한 황화니켈 촉매 물질은 전자구조 모방이라는 독창적인 촉매 연구개발 방법을 통해 탄생했으며, 이러한 방법을 통해 다양한 저가 촉매를 개발할 수 있는 새로운 가능성을 제시했다는데 이번 연구의 의의가 있다.”고 말했다. 또한 “향후 장시간 내구성 등의 후속연구를 통해 황화니켈 촉매의 빠른 상용화에도 힘쓸 계획”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호)의 지원을 받아 ‘KIST 주요사업’, ‘Carbon to X 사업’ 및 국가과학기술연구회(이사장 김복철)의 ‘창의형 융합연구사업’으로 수행되었다. 또한, 에너지 환경 분야 국제 저널인 「Advanced Energy Materials」 (IF: 29.698, JCR 분야 상위 2.464%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Real-Time Mimicking the Electronic Structure of N-Coordinated Ni Single Atoms: NiS-Enabled Electrochemical Reduction of CO2 to CO - (제 1저자) 한국과학기술연구원 한만호 박사후연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 이웅희 선임연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 오형석 책임연구원 그림설명 [그림 1] Ni 단일 원자 촉매 모사 NiS 촉매 개요도 [그림 2] NiS 촉매가 Ni 단일 원자 촉매의 전자구조를 반응 중에 모사함을 나타낸 개요도 [그림 3] NiS 촉매가 Ni 단일 원자 촉매를 이산화탄소 전환 반응 중에 모사하는 방법을 예상한 모식도 [그림 4] Ni 단일 원자 촉매와의 전자구조 유사도와 이산화탄소 전환 효율 간의 관계

- KIST,‘이산화탄소→일산화탄소’로 전환하는 황화니켈 촉매 개발 - 단원자 촉매의 전자구조를 모사하는 새로운 촉매 개발법 제시 지구 온난화에 따른 기상 이변으로 세계 각국은 최근 수 년 간 극심한 폭염과 가뭄, 홍수 등 재난에 가까운 상황을 겪고 있어 위기감이 고조되고 있다. 이런 가운데 국내 연구진이 지구온난화를 일으키는 온실가스 원인 중 하나인 이산화탄소의 자원화를 실현할 새로운 촉매 소재를 개발해 화제다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 청정에너지연구센터 오형석·이웅희 박사팀이 온실가스의 주범인 이산화탄소를 산업계의 원료로 쓰이는 일산화탄소로 전환할 때 쓰이는 황화니켈 촉매 물질을 개발했다고 밝혔다. 개발된 촉매는 실제 전환 시스템에 적용한 결과 기존 니켈단일원자 촉매보다 3배 이상의 이산화탄소 전환 성능을 보였다. 이산화탄소는 지구온난화를 유발하는 물질 중 대부분을 차지하며 온실효과에 미치는 영향 또한 가장 크다. 그런데 전기화학적 환원 반응을 이용하면 일산화탄소, 에틸렌, 개미산, 메탄올 등 유용한 화합물로 변화시킬 수 있어 이를 포집·활용·저장하고자 하는 연구개발이 활발히 이루어지고 있으며, 특히 일산화탄소(CO)는 산업계에서는 매우 중요한 기초 원료로 이용된다. 일산화탄소는 화학적으로 매우 불안정해 화학, 금속, 전자산업 등에서 환원제로 주로 활용되고 있으며, 에너지 투입 대비 생산량이 많아 이산화탄소로 만들 수 있는 화학원료 중에서도 경제적 가치가 가장 높은 물질이다. 이산화탄소의 일산화탄소 전환 연구는 가격이 비싼 은과 금 같은 귀금속 촉매를 기반으로 이루어져 왔다. 본격적인 상용화를 위해서는 저렴한 촉매 소재의 개발이 관건이었는데, 니켈(Ni) 기반의 단일원자 촉매가 귀금속 촉매의 대안으로 개발되었지만 이산화탄소 전환 속도, 즉 최대 전류량이 낮다는 한계가 있었다. 연구진은 상대적으로 저렴한 황화 니켈 촉매를 제안하고, 이를 실제 시스템에 적용해 높은 성능을 얻었다. 일반적으로 단일 원자상태의 니켈만 이산화탄소 전환이 가능하고, 이외의 금속상태의 니켈 촉매는 이산화탄소 전환 성능이 없다고 알려져 있었다. 하지만 실시간 분석(Operando analysis)을 통해 연구한 결과 황화니켈 촉매는 반응 중에 단일 원자 니켈 촉매의 전자구조를 모사해 높은 전기화학적 이산화탄소 전환 활성을 보이는 것을 확인했다. 또한 전력효율(패러데이 효율3))역시 기존 니켈 단일원자 촉매(22%)보다 3배 이상(70%) 향상되는 것으로 확인됐다. KIST 오형석 박사는 “니켈 단일원자 촉매의 반응과 거동을 실시간으로 분석해 모사한 황화니켈 촉매 물질은 전자구조 모방이라는 독창적인 촉매 연구개발 방법을 통해 탄생했으며, 이러한 방법을 통해 다양한 저가 촉매를 개발할 수 있는 새로운 가능성을 제시했다는데 이번 연구의 의의가 있다.”고 말했다. 또한 “향후 장시간 내구성 등의 후속연구를 통해 황화니켈 촉매의 빠른 상용화에도 힘쓸 계획”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호)의 지원을 받아 ‘KIST 주요사업’, ‘Carbon to X 사업’ 및 국가과학기술연구회(이사장 김복철)의 ‘창의형 융합연구사업’으로 수행되었다. 또한, 에너지 환경 분야 국제 저널인 「Advanced Energy Materials」 (IF: 29.698, JCR 분야 상위 2.464%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Real-Time Mimicking the Electronic Structure of N-Coordinated Ni Single Atoms: NiS-Enabled Electrochemical Reduction of CO2 to CO - (제 1저자) 한국과학기술연구원 한만호 박사후연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 이웅희 선임연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 오형석 책임연구원 그림설명 [그림 1] Ni 단일 원자 촉매 모사 NiS 촉매 개요도 [그림 2] NiS 촉매가 Ni 단일 원자 촉매의 전자구조를 반응 중에 모사함을 나타낸 개요도 [그림 3] NiS 촉매가 Ni 단일 원자 촉매를 이산화탄소 전환 반응 중에 모사하는 방법을 예상한 모식도 [그림 4] Ni 단일 원자 촉매와의 전자구조 유사도와 이산화탄소 전환 효율 간의 관계

- KIST,‘이산화탄소→일산화탄소’로 전환하는 황화니켈 촉매 개발 - 단원자 촉매의 전자구조를 모사하는 새로운 촉매 개발법 제시 지구 온난화에 따른 기상 이변으로 세계 각국은 최근 수 년 간 극심한 폭염과 가뭄, 홍수 등 재난에 가까운 상황을 겪고 있어 위기감이 고조되고 있다. 이런 가운데 국내 연구진이 지구온난화를 일으키는 온실가스 원인 중 하나인 이산화탄소의 자원화를 실현할 새로운 촉매 소재를 개발해 화제다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 청정에너지연구센터 오형석·이웅희 박사팀이 온실가스의 주범인 이산화탄소를 산업계의 원료로 쓰이는 일산화탄소로 전환할 때 쓰이는 황화니켈 촉매 물질을 개발했다고 밝혔다. 개발된 촉매는 실제 전환 시스템에 적용한 결과 기존 니켈단일원자 촉매보다 3배 이상의 이산화탄소 전환 성능을 보였다. 이산화탄소는 지구온난화를 유발하는 물질 중 대부분을 차지하며 온실효과에 미치는 영향 또한 가장 크다. 그런데 전기화학적 환원 반응을 이용하면 일산화탄소, 에틸렌, 개미산, 메탄올 등 유용한 화합물로 변화시킬 수 있어 이를 포집·활용·저장하고자 하는 연구개발이 활발히 이루어지고 있으며, 특히 일산화탄소(CO)는 산업계에서는 매우 중요한 기초 원료로 이용된다. 일산화탄소는 화학적으로 매우 불안정해 화학, 금속, 전자산업 등에서 환원제로 주로 활용되고 있으며, 에너지 투입 대비 생산량이 많아 이산화탄소로 만들 수 있는 화학원료 중에서도 경제적 가치가 가장 높은 물질이다. 이산화탄소의 일산화탄소 전환 연구는 가격이 비싼 은과 금 같은 귀금속 촉매를 기반으로 이루어져 왔다. 본격적인 상용화를 위해서는 저렴한 촉매 소재의 개발이 관건이었는데, 니켈(Ni) 기반의 단일원자 촉매가 귀금속 촉매의 대안으로 개발되었지만 이산화탄소 전환 속도, 즉 최대 전류량이 낮다는 한계가 있었다. 연구진은 상대적으로 저렴한 황화 니켈 촉매를 제안하고, 이를 실제 시스템에 적용해 높은 성능을 얻었다. 일반적으로 단일 원자상태의 니켈만 이산화탄소 전환이 가능하고, 이외의 금속상태의 니켈 촉매는 이산화탄소 전환 성능이 없다고 알려져 있었다. 하지만 실시간 분석(Operando analysis)을 통해 연구한 결과 황화니켈 촉매는 반응 중에 단일 원자 니켈 촉매의 전자구조를 모사해 높은 전기화학적 이산화탄소 전환 활성을 보이는 것을 확인했다. 또한 전력효율(패러데이 효율3))역시 기존 니켈 단일원자 촉매(22%)보다 3배 이상(70%) 향상되는 것으로 확인됐다. KIST 오형석 박사는 “니켈 단일원자 촉매의 반응과 거동을 실시간으로 분석해 모사한 황화니켈 촉매 물질은 전자구조 모방이라는 독창적인 촉매 연구개발 방법을 통해 탄생했으며, 이러한 방법을 통해 다양한 저가 촉매를 개발할 수 있는 새로운 가능성을 제시했다는데 이번 연구의 의의가 있다.”고 말했다. 또한 “향후 장시간 내구성 등의 후속연구를 통해 황화니켈 촉매의 빠른 상용화에도 힘쓸 계획”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호)의 지원을 받아 ‘KIST 주요사업’, ‘Carbon to X 사업’ 및 국가과학기술연구회(이사장 김복철)의 ‘창의형 융합연구사업’으로 수행되었다. 또한, 에너지 환경 분야 국제 저널인 「Advanced Energy Materials」 (IF: 29.698, JCR 분야 상위 2.464%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Real-Time Mimicking the Electronic Structure of N-Coordinated Ni Single Atoms: NiS-Enabled Electrochemical Reduction of CO2 to CO - (제 1저자) 한국과학기술연구원 한만호 박사후연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 이웅희 선임연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 오형석 책임연구원 그림설명 [그림 1] Ni 단일 원자 촉매 모사 NiS 촉매 개요도 [그림 2] NiS 촉매가 Ni 단일 원자 촉매의 전자구조를 반응 중에 모사함을 나타낸 개요도 [그림 3] NiS 촉매가 Ni 단일 원자 촉매를 이산화탄소 전환 반응 중에 모사하는 방법을 예상한 모식도 [그림 4] Ni 단일 원자 촉매와의 전자구조 유사도와 이산화탄소 전환 효율 간의 관계

- KIST,‘이산화탄소→일산화탄소’로 전환하는 황화니켈 촉매 개발 - 단원자 촉매의 전자구조를 모사하는 새로운 촉매 개발법 제시 지구 온난화에 따른 기상 이변으로 세계 각국은 최근 수 년 간 극심한 폭염과 가뭄, 홍수 등 재난에 가까운 상황을 겪고 있어 위기감이 고조되고 있다. 이런 가운데 국내 연구진이 지구온난화를 일으키는 온실가스 원인 중 하나인 이산화탄소의 자원화를 실현할 새로운 촉매 소재를 개발해 화제다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 청정에너지연구센터 오형석·이웅희 박사팀이 온실가스의 주범인 이산화탄소를 산업계의 원료로 쓰이는 일산화탄소로 전환할 때 쓰이는 황화니켈 촉매 물질을 개발했다고 밝혔다. 개발된 촉매는 실제 전환 시스템에 적용한 결과 기존 니켈단일원자 촉매보다 3배 이상의 이산화탄소 전환 성능을 보였다. 이산화탄소는 지구온난화를 유발하는 물질 중 대부분을 차지하며 온실효과에 미치는 영향 또한 가장 크다. 그런데 전기화학적 환원 반응을 이용하면 일산화탄소, 에틸렌, 개미산, 메탄올 등 유용한 화합물로 변화시킬 수 있어 이를 포집·활용·저장하고자 하는 연구개발이 활발히 이루어지고 있으며, 특히 일산화탄소(CO)는 산업계에서는 매우 중요한 기초 원료로 이용된다. 일산화탄소는 화학적으로 매우 불안정해 화학, 금속, 전자산업 등에서 환원제로 주로 활용되고 있으며, 에너지 투입 대비 생산량이 많아 이산화탄소로 만들 수 있는 화학원료 중에서도 경제적 가치가 가장 높은 물질이다. 이산화탄소의 일산화탄소 전환 연구는 가격이 비싼 은과 금 같은 귀금속 촉매를 기반으로 이루어져 왔다. 본격적인 상용화를 위해서는 저렴한 촉매 소재의 개발이 관건이었는데, 니켈(Ni) 기반의 단일원자 촉매가 귀금속 촉매의 대안으로 개발되었지만 이산화탄소 전환 속도, 즉 최대 전류량이 낮다는 한계가 있었다. 연구진은 상대적으로 저렴한 황화 니켈 촉매를 제안하고, 이를 실제 시스템에 적용해 높은 성능을 얻었다. 일반적으로 단일 원자상태의 니켈만 이산화탄소 전환이 가능하고, 이외의 금속상태의 니켈 촉매는 이산화탄소 전환 성능이 없다고 알려져 있었다. 하지만 실시간 분석(Operando analysis)을 통해 연구한 결과 황화니켈 촉매는 반응 중에 단일 원자 니켈 촉매의 전자구조를 모사해 높은 전기화학적 이산화탄소 전환 활성을 보이는 것을 확인했다. 또한 전력효율(패러데이 효율3))역시 기존 니켈 단일원자 촉매(22%)보다 3배 이상(70%) 향상되는 것으로 확인됐다. KIST 오형석 박사는 “니켈 단일원자 촉매의 반응과 거동을 실시간으로 분석해 모사한 황화니켈 촉매 물질은 전자구조 모방이라는 독창적인 촉매 연구개발 방법을 통해 탄생했으며, 이러한 방법을 통해 다양한 저가 촉매를 개발할 수 있는 새로운 가능성을 제시했다는데 이번 연구의 의의가 있다.”고 말했다. 또한 “향후 장시간 내구성 등의 후속연구를 통해 황화니켈 촉매의 빠른 상용화에도 힘쓸 계획”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호)의 지원을 받아 ‘KIST 주요사업’, ‘Carbon to X 사업’ 및 국가과학기술연구회(이사장 김복철)의 ‘창의형 융합연구사업’으로 수행되었다. 또한, 에너지 환경 분야 국제 저널인 「Advanced Energy Materials」 (IF: 29.698, JCR 분야 상위 2.464%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Real-Time Mimicking the Electronic Structure of N-Coordinated Ni Single Atoms: NiS-Enabled Electrochemical Reduction of CO2 to CO - (제 1저자) 한국과학기술연구원 한만호 박사후연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 이웅희 선임연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 오형석 책임연구원 그림설명 [그림 1] Ni 단일 원자 촉매 모사 NiS 촉매 개요도 [그림 2] NiS 촉매가 Ni 단일 원자 촉매의 전자구조를 반응 중에 모사함을 나타낸 개요도 [그림 3] NiS 촉매가 Ni 단일 원자 촉매를 이산화탄소 전환 반응 중에 모사하는 방법을 예상한 모식도 [그림 4] Ni 단일 원자 촉매와의 전자구조 유사도와 이산화탄소 전환 효율 간의 관계