포스텍은 화학공학과 한정우 교수, 박병준 씨, 잉 왕(Ying Wang) 박사, 이예찬 씨 연구팀이 제일원리 계산을 통해 전기화학적 이산화탄소 환원 반응을 위한 촉매 스크리닝 시스템을 개발했다고 27일 밝혔다.

제일원리 계산이란 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 금속-질소-탄소계(M-N-C) 촉매를 평가하고 선별하는 체계화된 시스템을, 스크리닝이란 수많은 샘플을 분석해 최적의 샘플을 찾아내는 방법을 말한다.

 연구팀은 촉매 스크리닝 시스템 개발에 밀도범함수 이론을 적용해 촉매의 선택성, 활성, 구조적 안정성을 계산했다. 그 결과를 바탕으로 23개의 금속-질소-탄소계 촉매 중 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni) 등 금속 3개를 실제 촉매로 합성했다. 금속-질소-탄소계(M-N-C) 촉매는 금이나 은 같은 비싼 금속을 대체해 생산 효율성을 높인다는 장점이 있다.

연구팀은 이번에 촉매 스크리닝 시스템을 도입해 전기화학적 이산화탄소 환원 개발을 위한 비용과 시간을 획기적으로 단축했다.
이 시스템을 사용하면 전기화학적 전위에 따른 활성(activity)과 선택성(selectivity)의 변화도 성공적으로 예측할 수 있다.

이번 연구 결과는 세계적인 나노 분야 학술지 ‘스몰(Small)’ 최근 호에 표지논문으로 게재됐다. 뉴시스