POSTECH·서울대 공동연구… 비드 밀링 통해 저온 엑솔루션 유도
2025-07-29 이부용 기자
POSTECH(포항공과대학교)과 서울대 공동 연구팀은 전통적으로 800℃ 이상 고온이 필요한 촉매 제조 과정을 대폭 단순화하고 저온화하는 데 성공했다고 29일 밝혔다.
이번 연구는 POSTECH 신소재공학과 및 친환경소재대학원 김용태 교수와 정상문 박사, 서울대 신소재공학과 손준우 교수, POSTECH 김영광 박사 등이 공동으로 수행했다. 이는 소재 분야 권위지 어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈 최신호(17일 자) 표지 논문으로 게재됐다.
연구팀은 페로브스카이트 구조 물질을 촉매로 활용하면서 ‘엑솔루션’ 현상에 주목했다.
금속 이온이 결정 내부에서 표면으로 나와 나노입자를 형성하는 자발적 변화로, 기존에는 800℃ 이상의 고온에서 수 시간 열처리가 필요했다.
연구팀은 여기에 '비드 밀링' 기법을 도입해 문제를 해결했다.
작은 구슬과 함께 회전 운동을 통해 페로브스카이트 입자를 50nm 이하로 분쇄하고 결정 구조를 느슨하게 만들어 저온에서도 엑솔루션을 유도한 것이다.
이를 통해 금속 이온이 보다 쉽게 표면으로 이동하면서 나노입자가 형성되고, 산소 발생 효율이 약 6배 높아졌다.
무엇보다 제조 온도를 300℃로 낮춰 에너지 비용도 기존 대비 절반 이하로 줄일 수 있어 수전해 촉매의 대량 생산 및 실용화 가능성도 높아졌다는 평가다.
김용태 교수는 “이번 연구는 고성능이면서도 저비용인 수전해 촉매 개발의 전환점을 제시했다”며 “정밀한 구조 제어가 수소 경제 실현의 핵심 기술이 될 것”이라고 강조했다.
한편 이번 연구는 과학기술정보통신부의 H2NEXTROUND 사업과 나노소재기술개발사업 등의 지원을 받아 수행됐다.