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[IT뉴스]KAIST, 0.02초 빛으로 초고온 구현...수소 생산 효율 6배 높였다

온카뱅크관리자

2025-10-20 09:37:34

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        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="Bqtvyc4qj1">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="95e4c9b9d3f99a22a13c6942e80805a98d5f6c98c0730e2e1a72c622f9162738" dmcf-pid="bwgQM7lwA5" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="ACS 9월호 속표지 논문 이미지. KAIST 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202510/20/fnnewsi/20251020093227436ihrq.jpg" data-org-width="800" dmcf-mid="qk20UvoMot" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202510/20/fnnewsi/20251020093227436ihrq.jpg" width="658"></p>
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            ACS 9월호 속표지 논문 이미지. KAIST 제공
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          <div contents-hash="1900f7955cfa0f3d64f89fe46258e46396e31d5d8daf180fb13380399cbe156a" dmcf-pid="KraxRzSrNZ" dmcf-ptype="general">
           <br>[파이낸셜뉴스] 최근 수소 같은 청정에너지를 더 효율적이고 저렴하게 만들기 위해, 적은 전력으로 성능이 뛰어난 촉매 재료를 빠르게 합성하는 기술이 중요한 연구 주제로 떠오르고 있다. KAIST(한국과학기술원) 연구진은 빛을 단 0.02초 비추어 3000 ℃의 초고온을 구현하고 수소 생산 촉매를 효율적으로 제작할 수 있는 플랫폼 기술을 개발했다. 이 덕분에 에너지는 1000분의 1만 쓰고도, 수소 생산 효율은 최대 6배 높아졌다. 
          </div>
          <p contents-hash="96854c5833d5b3ac4dfb5623fb45643edfb8e43ad92f0d7e054a23e99c5d3c95" dmcf-pid="9mNMeqvmcX" dmcf-ptype="general">KAIST는 20일 신소재공학과 김일두 교수 연구팀과 전기및전자공학부 최성율 교수 연구팀이 강력한 빛을 짧게 쬐어주는 것만으로 고성능 나노 신소재를 합성하는 ‘직접접촉 광열처리(Direct-contact photothermal annealing)’ 합성 플랫폼을 개발했다고 밝혔다. </p>
          <p contents-hash="35d92d41c391ae5965006bf61588423b51ae0b785efa0d9d5489bcde0956e231" dmcf-pid="2sjRdBTsoH" dmcf-ptype="general">연구팀은 빛을 아주 짧게(0.02초) 비추는 것만으로 순간적으로 3000 ℃의 초고온을 만들어내는 촉매 합성 기술을 개발했다. 이 빛의 열로, 단단하고 잘 반응하지 않는 ‘나노다이아몬드(nanodiamond)’를 전기가 잘 통하고 촉매로 쓰기 좋은 고성능 탄소 소재인 ‘탄소 나노어니언(Carbon Nanoonion)’이라는 새로운 소재로 바꾸는 데 성공했다. 이를 통해 기존 열선 가열 기반의 열처리 공정보다 에너지 소비를 1000분의 1 수준으로 줄이면서, 공정 속도는 수백 배 이상 단축했다. </p>
          <p contents-hash="c9333745ef5c78400ef86b4f542e99400f5d889f4c46dbd886764ef59a2152e3" dmcf-pid="VOAeJbyOgG" dmcf-ptype="general">특히 이 과정에서 전환된 탄소 나노어니언 표면에 금속 원자를 하나하나 달라붙게 만들어 촉매 기능까지 동시에 구현했다. 즉 ‘빛 비추기’로 구조를 바꾸고 그 재료에 기능까지 부여하는 일석이조의 촉매 플랫폼 기술을 개발했다. 탄소 나노어니언은 탄소 원자가 양파처럼 여러 겹으로 쌓인 초미세 구형태의 소재로, 전기 전도도와 내화학성이 뛰어나 촉매를 지지하는데 적합하다. </p>
          <p contents-hash="2ed193c14302223e2d8776f15ee4c456ba65db4910cb91cccf6488ab44f3d920" dmcf-pid="fIcdiKWIoY" dmcf-ptype="general">연구팀은 단 0.02초 만에 나노다이아몬드가 탄소 나노어니언으로 전환됐고, 분자동역학 시뮬레이션에서도 이 과정이 물리적으로 충분히 가능한 것으로 확인했다. </p>
          <p contents-hash="fbf2ef442e882724dc5c8ef61ad47edae3f922835fd5db9a1cdd9c960dcb638f" dmcf-pid="4CkJn9YCkW" dmcf-ptype="general">이 플랫폼은 탄소 나노어니언 합성과 단일원자 촉매 부착을 한 번에 처리할 수 있다는 점에서 혁신적이라는 설명이다. 이 기술을 활용해 백금(Pt), 코발트(Co), 니켈(Ni) 등 8종의 고밀도 단일원자 촉매를 성공적으로 합성했다. 연구팀이 제작한 ‘백금 단일원자 촉매-탄소 나노어니언’은 기존보다 6배 효율적으로 수소를 만들어내면서도 훨씬 적은 양의 고가 금속으로도 높은 효율을 낼 수 있음을 입증했다. </p>
          <p contents-hash="38a44cc56a3c94f5d29465150b1e9587daa116fb040f38a3885b191ff8bff53e" dmcf-pid="8hEiL2Ghky" dmcf-ptype="general">김일두 교수는 “강한 빛을 0.02초도 안 되는 짧은 시간 동안 조사해 3000 ℃까지 상승시키는 직접접촉 광열처리 기술을 최초로 구현했다”며 “기존 열처리 대비 에너지 소비를 1000배 이상 줄인 초고속 합성-단일원자 촉매 기능화 통합 공정은 수소 에너지, 가스 센서, 환경 촉매 등 다양한 응용 분야의 상용화를 앞당길 것으로 기대된다”고 밝혔다. </p>
          <p contents-hash="5de118101bc597ac5cb77098a6df43b6493058c815f3d56b6b2a6769d1a7f69d" dmcf-pid="6lDnoVHlkT" dmcf-ptype="general">연구 결과는 나노 및 화학 분야의 세계적 학술지인 미국화학회(American Chemical Society, ACS) 발간 'ACS Nano' 9월호 속표지(Supplementary Cover) 논문으로 게재됐다.</p>
          <p contents-hash="6f6ae4cc721cbb12dfb8c9689a706368e760aa9c2b21d09bd13d95c21b61620f" dmcf-pid="PSwLgfXSov" dmcf-ptype="general">jiany@fnnews.com 연지안 기자</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 파이낸셜뉴스. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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