KAIST 김상욱 교수팀 개발 ‘단일 원자 촉매’ 국제학술지 게재

한국과학기술원(KAIST) 신소재공학과 김상욱 교수팀이 지난 2010년 물리학과 김용현 교수 이론연구팀과 세계 최초로 단일 원자 촉매를 개발한 최초연구 성과를 인정받아 최근 국제학술지에 표지논문으로 게재됐다고 1일 밝혔다.

KAIST는 김상욱 교수 연구팀의 성과가 미국화학회에서 발간하는 신소재 분야의 가장 중요한 연구 동향을 소개하는 학술지 ‘어카운츠 오브 매터리얼 리서치’에 특별 초청 리뷰 논문을 표지논문으로 게재됐다.

일반적인 촉매는 그 표면에서 화학반응을 일으키는데, 이상적으로는 단일 원자가 촉매가 된다면 같은 양의 촉매로 최대 효율을 낼 수 있으며 이를 세계 최초로 실현한 것이 김상욱·김용현 교수팀이 개발한 단일 원자 촉매의 개념이다.

연구팀은 탄소나노튜브를 화학적으로 성장시키는 과정에서 철(Fe) 원자가 우리 혈액 속의 헤모글로빈 구조와 유사한 단원자 혼성구조를 생성함을 발견하고, 한 개의 원자에 기반한 새로운 연료 전지 촉매를 제시했다.

해당 촉매는 입자 응집으로 인해 수명이 짧은 기존의 백금 촉매의 한계를 극복할 수 있는 새로운 촉매의 형태로 주목을 받았다.

김 교수 팀의 연구 이후 최근에는 전 세계의 많은 연구 그룹들이 단일 원자촉매 연구에 뛰어들고 있으며, 새로운 고효율 촉매를 개발하기 위해 가장 전망이 밝은 분야로 각광받고 있다.

김상욱 교수는 "이번에 출판된 총설에는 그래핀과 같은 나노소재에 금속원소를 도핑하는 방식에서 시작된 단일 원자 촉매의 제조부터 구조와 물성, 그리고 응용까지 망라한 최신 연구 동향들이 잘 정리돼 있다ˮ며 "앞으로 해당 분야 연구에 심도 있는 통찰을 제시하길 희망하며 향후 고효율 단일 원자 촉매 상용화의 시발점이 될 것ˮ라고 밝혔다.