(왼쪽부터) 손알로이시우스 敎授, 이상섭 硏究員, 이윤재 博士, 이기역 硏究員. 延世大 提供

연세대학교는 “ 손알로이시우스 (Soon Aloysius) 新素材工學科 敎授 硏究팀은 第一原理 量子力學 시뮬레이션을 통해 酸素 發生 反應 (OER) 에 뛰어난 性能을 보이는 다양한 이리듐 酸化物 多形體의 構造 - 特性 關係를 糾明했다 ” 고 24 日 밝혔다 .

酸素 發生 反應은 물 分子를 酸素로 分解하는 觸媒 反應으로 , 淸淨에너지로 脚光받고 있는 水素를 얻을 때 必要한 重要한 化學 反應이다 . 하지만 느린 反應 速度로 인해 效果的인 觸媒 없이는 反應을 일으키기 어렵다고 알려져 있다 .

孫 敎授 硏究팀은 非晶質 이리듐 酸化物 內의 複雜한 連結性이 이리듐 原子의 酸化數 可變性에 影響을 끼친다는 것을 밝혀내고 , 이로 인해 發生된 친전자성 酸素가 뛰어난 觸媒 效率을 보이는 理由에 關한 새로운 物理化學的 洞察을 提供했다 .

孫 敎授는 “ 매우 높은 觸媒 效率을 보이는 나노 多孔性 構造들을 包含한 非晶質 이리듐 酸化物 多形體들에 對한 기초적인 硏究 및 理解가 最近까지도 不足한 狀況이었고 , 이는 더 높은 效率을 가지는 次世代 淸淨에너지 觸媒 設計에 큰 어려움을 주고 있었다 ” 고 說明했다 .

尖端 新素材 開發 硏究에서 複雜한 構造 - 特性 關係를 確實하게 把握하는 것이 高效率 , 高技能性 所在 探索 및 設計에 있어 매우 重要함에도 不拘하고 , 淸淨에너지 技術에의 活用 可能性이 높은 非晶質 酸化物에 對해 原子 水準의 直觀的인 理解를 提供할 수 있는 硏究는 限定된 資源 및 人力 等 現實的인 問題로 인해 不足한 實情이었다 .

그中 特히 反應性 , 選擇性 , 安定性 等 다양한 側面에서 長期的인 觸媒 效率이 매우 높을 것으로 豫測된 이리듐 및 루테늄 酸化物 ( 및 酸化 水酸化物 ) 은 最近 몇 年間 世界 各國 硏究 그룹들의 至大한 關心을 받았으나 旣存에 알려진 巨視的인 鑛物 構造에서는 그 效果 發現이 쉽지 않아 實質的인 活用 可能性을 打診하기 어려웠다 .

孫 敎授는 “ 본 硏究와 같이 原子 單位 水準에서 化學量論과 多形體를 制御하는 硏究 方法論은 이러한 酸化物 觸媒들의 構造 - 特性 關係를 調整하고 活用 可能性을 極大化할 수 있는 가장 有望한 方法 中 하나 ” 임을 强調했다 .

본 硏究는 實驗的으로 提示된 準安定上 多孔性 및 非晶質 이리듐 酸化物에 對한 量子力學 시뮬레이션을 통해 所在의 構造 - 特性 關係에 對한 새로운 物理的 洞察을 提供하고 , 酸素 發生 反應 效率 發現 原理를 科學的으로 糾明해 淸淨에너지 技術에 活用 可能性이 높은 高效率 觸媒의 迅速 設計 分野에 새로운 地平을 열 수 있을 것으로 期待된다 .

한便 , 이番 硏究 結果는 世界的인 國際 學術誌 ‘ 네이처 커뮤니케이션즈 (Nature Communications)’ 에 6 月 8 日 揭載됐다 .

▶에듀東亞 김수진 記者 genie87@donga.com

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