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[IT뉴스][과기원NOW] KAIST, 비싼 귀금속 사용량 줄인 고성능 수전해 촉매 개발 外

온카뱅크관리자

2026-10-28 18:37:25

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        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
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          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="43c57af12884283b8bfc8298ee579dd742bc7a4ce2fbda3296cf6e6214ff4340" dmcf-pid="QXic87mjdg" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="KAIST 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202610/28/dongascience/20261028182925432ther.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="bBa0IjqFMr" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202610/28/dongascience/20261028182925432ther.jpg" width="658"></p>
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            KAIST 제공
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          <p contents-hash="540d26d0dff54a74ec3eb331f71d4da62b983302f85be3191d6e7b736501433e" dmcf-pid="x8SZDn0HMo" dmcf-ptype="general">■ KAIST는 이진우 생명화학공학과 교수팀이 김형준 화학과 교수, 이장용 건국대 교수, 문준희 한국기초과학지원연구원 박사 연구팀, 김성준 한국화학연구원 박사와 공동으로 '원자층 이웃체' 구조를 적용한 고성능 수전해 촉매를 개발했다고 28일 밝혔다. 수소를 만드는 반응을 돕는 촉매에는 비싼 귀금속이 사용된다. 연구팀은 귀금속 루테늄 원자 몇개를 원자 한층 두꼐로 모아 배치한 원자층 이웃체를 만들었다. 원자들이 큰 덩어리로 뭉치지 않으면서 서로 가까이에서 반응을 돕도록 설계하고 지지체 표면의 수산화종(OH)이 물 분자 사이의 연결을 강화해 수소가 더 빠르게 전달되도록 했다. 개발한 촉매를 실제 수소 생산 장치인 '음이온 교환막 수전해 셀'에 적용한 결과 2.0볼트(V)에서 제곱센티미터당 9.82암페어(A/cm²)의 전류밀도를 기록했다. 상용 백금 촉매보다 귀금속을 75% 적게 쓰고도 비슷한 수소 생산 성능을 냈으며, 같은 무게의 귀금속이 발휘하는 촉매 성능은 약 4배 높았다. 500시간 연속 작동 시험에서는 성능 저하가 비교 대상 백금 촉매의 절반 수준에 그쳤다.</p>
          <p contents-hash="5e001445f9c8845e006a8e2d9fc24374028e2575b72ced6344f29cccb1a4cc7f" dmcf-pid="yl6iq5NdRL" dmcf-ptype="general"> ■ 울산과학기술원(UNIST)은 이준희 에너지화학공학과 교수팀이 최시영 포스텍 교수팀과 함께 '산화하프늄'에서 도메인 영역 간 경계가 폭이 좁고 안정적으로 형성되는 원리를 제시하고 예측한 원자 배열을 전자현미경으로 직접 확인했다고 28일 밝혔다. 산화하프늄은 포논(phonon) 모드 두 개가 서로 짝을 이루는 '포논 쌍 응축' 현상 덕분에 도메인 경계를 만드는 데 추가적인 에너지가 거의 들지 않는 것으로 확인됐다. 포논 모드는 원자들이 제자리에서 집단적으로 진동하는 방식이다. 일반적인 강유전체에서는 하나의 포논 모드가 도메인 벽에서 약해지거나 사라지지만 산화하프늄에서는 하나의 포논 모드가 약해질 때 반대편 포논 모드가 나타나 보완한다. 이론은 실험적으로도 뒷받침됐다. 포스텍 연구진은 원자 수준의 구조를 볼 수 있는 전자현미경(ABF-STEM)을 이용해 산화하프늄 도메인 경계의 산소 원자 배열을 직접 관찰했다. 실제로 관찰한 산소 원자가 원래 자리에서 치우친 방향과 거리는 이론 계산으로 예측한 원자 변위와 잘 일치했다. </p>
          <p contents-hash="38842cc990de5d7fb68aaf9bbb0163bace8c81e36e45c35b03e98d5edddfa15b" dmcf-pid="WSPnB1jJen" dmcf-ptype="general"> ■ 광주과학기술원(GIST)은 고등광기술연구원(APRI)이 지난 23일 스위스 베른대 응용물리학연구소(IAP)에서 '한·스위스 공동연구사무소' 개소식을 개최했다고 28일 밝혔다. APRI는 2009년부터 베른대 IAP와 레이저·광학 분야 공동연구를 이어왔으며 최근에는 양자과학기술 분야로 협력을 확대하고 있다. 현재 양 기관은 베른대 짐머발트 천문대와 약 57km 떨어진 융프라우요흐 고고도 연구시설을 연결해 먼 거리에서도 양자정보를 안정적으로 전송할 수 있는지 검증하는 공동연구를 진행하고 있다. 한국과 스위스에 마련된 공동연구사무소을 활용해 연구 진행 상황을 공유하고 자유공간 양자통신·양자광학 등 양자광기술 분야의 후속 공동연구 과제를 논의해 나갈 계획이다.</p>
          <p contents-hash="09546103d3bdd22b12169dd3178bc1416cd97156658930fb61ae5224b940fc99" dmcf-pid="YvQLbtAiRi" dmcf-ptype="general"> ■ 대구경북과학기술원(DGIST)은 장진호 전기전자컴퓨터공학과 교수팀이 '나사산 렌즈 집속형 초음파 센서'를 개발했다고 28일 밝혔다. 이 센서를 활용하면 반도체 칩 내부의 초미세 결함까지 선명하게 확인할 수 있어 향후 전기차 및 항공우주용 고신뢰성 반도체의 품질 검사 기술 고도화에 기여할 것으로 기대된다. 연구팀은 소리의 반사를 막는 무향실(방음실) 벽의 쐐기형 흡음 구조에서 아이디어를 얻어 내부 잡음으로 인한 선명도 감소 문제를 해결했다. 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 최적의 나사산 규격을 확립하고 렌즈 옆면에 나사산 형태 홈을 새겨 넣었다. 새롭게 개발된 센서로 차량용 전력 반도체 모듈을 검사한 결과 기존 센서로는 잡음에 가려 전혀 보이지 않던 머리카락 굵기 4분의 1 수준의 금속 선과 미세 기포 등 칩 내부 마이크로 구조와 결함들이 기존 CT 촬영에 버금갈 정도로 선명하게 드러났다.</p>
          <p contents-hash="cf4d629eb0407c44a31a641e19156be9b6f935b4a380bb23bbb16826621055b2" dmcf-pid="GTxoKFcneJ" dmcf-ptype="general"> ■ 포스텍은 차형준 화학공학과·융합대학원 교수팀은 정영미 강원대 화학과 교수팀과 함께 홍합 접착단백질 전하 배열을 본뜬 새로운 접착단백질을 설계하고 물속에서 강하게 붙는 원리를 분자 수준에서 밝혀냈다고 28일 밝혔다. 물속 접착을 가로막는 가장 큰 걸림돌은 물체 표면을 얇게 감싼 물 분자막과 소금 성분(이온)이다. 연구팀은 플러스 전하만 지닌 기존 홍합 접착단백질에 마이너스 전하를 더해, 실제 홍합처럼 두 전하를 함께 갖춘 접착단백질을 새로 만들었다. 두 단백질을 비교한 결과 새 단백질은 서로 뭉쳐 굳지 않고 물을 머금은 채 미세 액체 방울 형태 '코아서베이트'를 이뤘다. 컴퓨터 분자동역학 시뮬레이션과 나노 단위의 정밀한 힘(표면력) 측정을 결합해 접착 과정을 분석한 결과 소금기가 많은 환경에서도 단백질 끝부분의 마이너스 전하가 표면을 덮은 이온층을 정리해 경로를 마련하는 것을 확인했다. 'DOPA'가 표면에 밀착하는 네단계 과정을 가시적으로 증명했다.</p>
          <p contents-hash="72a77fadb256b1c14f9a701a63dfe8671ce4c9461b56df4a2f26a15d40940d90" dmcf-pid="HyMg93kLJd" dmcf-ptype="general">[문혜원 기자 moony@donga.com]</p>
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        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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