서강대 김현정 교수, 백금 나노촉매제 국부변형 밝혀내…'네이처 커뮤니케이션즈' 게재

김현정<사진> 서강대학교 물리학과 교수의 촉매작용 관련 연구가 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 게재됐다.

김현정 교수팀은 백금 나노결정의 촉매작용 과정에서 발생하는 국부적 결정변형을 단결정 3차원 이미징으로 구현하고 원인을 밝혔다. 해당 연구결과는 자연과학 분야의 세계적인 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈' 온라인판에 24일 게재됐다.

이번 연구의 성과는 촉매반응에 참여하는 촉매제 결정의 변형부위와 원인을 밝혀내고, 촉매 산화 메커니즘에 대한 이해의 폭을 넓혔다는 데 있다. 이를 통해 향후 결정변형으로 인한 촉매 효율 저하를 막을 수 있고, 보다 다양한 나노결정 기반의 촉매제 디자인이 가능하다.

백금 나노결정은 자동차의 촉매 컨버터, 연료전지, 전기촉매반응 등 산업현장에서 널리 쓰이고 있는 물질이다. 지금까지 해당 분야에서 촉매 작용에 따른 단결정의 국부적 구조 변형 혹은 스트레인을 시간분해 3차원 이미징으로 구현하고, 이론적 시뮬레이션으로 원인을 밝혀낸 것은 처음이다.

이번 연구에서는 촉매 반응 중 한 예제로 메탄 촉매반응이 적용됐다. 메탄 촉매반응은 지구 온난화를 비롯한 여러 환경문제의 원인이 되는 메탄가스를 변환시키는 연구에도 활용된다.

한편, 김현정 교수는 "이번 연구결과는 원자 스케일에서 일어나는 촉매 반응 과정에서 촉발된 금속 촉매제의 변형을 이론적, 실험적으로 3차원 이미징하여 밝힌 결과"라며 "향후 미래 촉매 산업의 개선된 촉매제 디자인에 기여할 수 있을 것"이라고 밝혔다.