- 네이처(Nature) 게재, 새로운 경량원소 합금소재의 新패러다임 제시 국내 연구진이 세계 최초로 팔라듐 수소화물*의 존재와 생성원리를 밝혔다. 또한 이를 바탕으로 수소와 리튬 등의 경량 원소를 함유하는 합금소재의 새로운 합성 방법론을 제시함에 따라 수소연료전지와 저장장치 등 친환경 에너지소재 개발을 향한 국제사회의 움직임이 더욱 가속화될 전망이다. *수소화물 (水素化物, hydride) : 수소가 다른 원소와 결합한 화합물 한국과학기술연구원(원장 윤석진, 이하 KIST)은 청청신기술연구본부 천동원 박사팀이 기존에 보고된 바 없는 새로운 준안정상 팔라듐 수소화물(PdHx) 소재 개발과 함께 생성 기전을 규명하는 데 성공했다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 세계 최고 권위의 과학저널인 ‘네이처’(Nature, IF 49.962) 지 최신호에 게재됐다. ‘준안정상’(metastable phase) 물질이란 열역학적으로 에너지가 낮은 안정한 상태로 존재하는 대부분의 물질과 다르게 열역학적 에너지가 안정상 보다 높지만, 안정상으로 변화하는데 필요한 에너지의 양이 매우 커서 준안정 상태로 존재하는 물질이다. 다이아몬드와 흑연을 대표적인 예로 들 수 있다. 다이아몬드와 흑연은 같은 탄소로 이뤄져 있지만 일반적인 대기압과 상온에서 흑연은 안정상(stable phase), 다이아몬드는 준안정상(metastable phase)으로 존재한다. 열역학적으로 에너지가 높고 불안정한 상태인 다이아몬드가 낮은 에너지와 안정한 상태의 흑연으로 변화하려면 매우 큰 에너지가 필요하다. 이에 따라 물질의 집합 상태가 다른 상으로 변화하는 상변태(phase transformation)를 하지 않고 준안전상으로 존재한다. 그간 준안정상을 통해 새로운 성능을 갖는 소재의 개발에 대한 많은 연구가 이뤄졌으나, 절삭·가공용 다이아몬드 합성과 박막증착처럼 주로 경험적인 방법론에 의존해 한계를 보여왔다. KIST 연구진은 백금과 비슷한 촉매 작용과 함께 수소를 흡수하는 성질로 차세대 수소 에너지의 핵심소재로 주목받고 있는 팔라듐에 주목했다. 연구진은 준안정상 소재 개발의 체계적인 이론화를 위해, 투과전자현미경 액상셀 내부에 수소가 충분한 수소분위기*를 조성하고 팔라듐 결정을 성장시켜 새로운 결정구조를 갖는 준안정상 팔라듐 수소화물을 직접 합성하는데 성공했다. 이렇게 개발된 준안정상 팔라듐 수소화물은 안정상 소재보다 우수한 열안정성과 더불어 수소저장 성능이 2배에 가까운 것으로 확인됐다. *수소분위기 (hydrogen atmosphere) : 수용액 내부에 수소분자 및 수소라디칼이 급격하게 증가하도록 만든 환경. KIST 연구진은 이렇게 개발한 준안정 금속 수소화물 합성법의 과학적 근거를 마련하기 위해 2차원 전자현미경 이미지들을 3차원 이미지로 재구성하는 원자분해능 전자토모그래피(Atomic Electron Tomography) 분석법으로 나노미터 크기의 금속 수소화물 결정을 분석했다. 그 결과 3차원 구조의 준안정상 팔라듐 수소화물이 열역학적으로 안정적임을 증명했다. 연구진은 이를 토대로 안정상 중심의 소재 개발 연구가 주종을 이뤄온 국제 연구계에 ‘다단계 결정화과정’이라는 새로운 준안정 소재 개발 패러다임을 제시할 수 있게 됐다. KIST 천동원 박사는 “새롭게 개발한 준안정상 소재합성방법론으로 경량원소가 포함된 합금신소재 개발의 중요한 원천기술을 마련하게 됐다”며 “추가 연구를 통해 수소, 리튬 등을 저장할 수 있는 준안정상 기반 친환경 에너지소재 개발과 함께 현대 반도체 산업의 핵심기술이 된 초크랄스키 공정처럼 새로운 소재 혁신의 전기가 될 수 있도록 노력하겠다”고 밝혔다. 이번 연구는 과학기술정보통신부(장관 임혜숙)의 지원을 받아 미래소재디스커버리 사업 및 KIST 미래원천청정신기술 개발 사업으로 수행되었다. * (논문명) Metastable Hexagonal Close-Packed Palladium Hydride in Liquid Cell TEM - (제 1저자) 한국과학기술연구원 홍재영 연구원 (現, UIUC) - (제 1저자) 한국과학기술연구원 배지환 전문원 - (교신저자) Postech 손창윤 교수 - (교신저자) KAIST 양용수 교수 - (교신저자) 한국과학기술연구원 이영수 박사 - (교신저자) 한국과학기술연구원 유성종 박사 - (교신저자) 한국과학기술연구원 천동원 박사 그림 설명 팔라듐 수용액 내 팔라듐 내 팔라듐 농도와 전자빔 강도에 따른 준안정 팔라듐 수소화물(HCP) 생성 비율 및 준안정상 내부 수소 함량. 강한 전자빔에 의해 조성된 충분한 수소 분위기가 준안정상 생성에 필수적임을 보여줌. 투과전자현미경을 통해 관찰한 액상 내 준안정 팔라듐 수소화물 나노입자 생성과정 실시간 분석 원자분해능 토모그래피 분석법을 통해 밝혀낸 준안정 팔라듐 수소화물 나노입자의 의 3차원 원자구조 및 준안정상 나노입자 생성과정 모식도

- 네이처(Nature) 게재, 새로운 경량원소 합금소재의 新패러다임 제시 국내 연구진이 세계 최초로 팔라듐 수소화물*의 존재와 생성원리를 밝혔다. 또한 이를 바탕으로 수소와 리튬 등의 경량 원소를 함유하는 합금소재의 새로운 합성 방법론을 제시함에 따라 수소연료전지와 저장장치 등 친환경 에너지소재 개발을 향한 국제사회의 움직임이 더욱 가속화될 전망이다. *수소화물 (水素化物, hydride) : 수소가 다른 원소와 결합한 화합물 한국과학기술연구원(원장 윤석진, 이하 KIST)은 청청신기술연구본부 천동원 박사팀이 기존에 보고된 바 없는 새로운 준안정상 팔라듐 수소화물(PdHx) 소재 개발과 함께 생성 기전을 규명하는 데 성공했다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 세계 최고 권위의 과학저널인 ‘네이처’(Nature, IF 49.962) 지 최신호에 게재됐다. ‘준안정상’(metastable phase) 물질이란 열역학적으로 에너지가 낮은 안정한 상태로 존재하는 대부분의 물질과 다르게 열역학적 에너지가 안정상 보다 높지만, 안정상으로 변화하는데 필요한 에너지의 양이 매우 커서 준안정 상태로 존재하는 물질이다. 다이아몬드와 흑연을 대표적인 예로 들 수 있다. 다이아몬드와 흑연은 같은 탄소로 이뤄져 있지만 일반적인 대기압과 상온에서 흑연은 안정상(stable phase), 다이아몬드는 준안정상(metastable phase)으로 존재한다. 열역학적으로 에너지가 높고 불안정한 상태인 다이아몬드가 낮은 에너지와 안정한 상태의 흑연으로 변화하려면 매우 큰 에너지가 필요하다. 이에 따라 물질의 집합 상태가 다른 상으로 변화하는 상변태(phase transformation)를 하지 않고 준안전상으로 존재한다. 그간 준안정상을 통해 새로운 성능을 갖는 소재의 개발에 대한 많은 연구가 이뤄졌으나, 절삭·가공용 다이아몬드 합성과 박막증착처럼 주로 경험적인 방법론에 의존해 한계를 보여왔다. KIST 연구진은 백금과 비슷한 촉매 작용과 함께 수소를 흡수하는 성질로 차세대 수소 에너지의 핵심소재로 주목받고 있는 팔라듐에 주목했다. 연구진은 준안정상 소재 개발의 체계적인 이론화를 위해, 투과전자현미경 액상셀 내부에 수소가 충분한 수소분위기*를 조성하고 팔라듐 결정을 성장시켜 새로운 결정구조를 갖는 준안정상 팔라듐 수소화물을 직접 합성하는데 성공했다. 이렇게 개발된 준안정상 팔라듐 수소화물은 안정상 소재보다 우수한 열안정성과 더불어 수소저장 성능이 2배에 가까운 것으로 확인됐다. *수소분위기 (hydrogen atmosphere) : 수용액 내부에 수소분자 및 수소라디칼이 급격하게 증가하도록 만든 환경. KIST 연구진은 이렇게 개발한 준안정 금속 수소화물 합성법의 과학적 근거를 마련하기 위해 2차원 전자현미경 이미지들을 3차원 이미지로 재구성하는 원자분해능 전자토모그래피(Atomic Electron Tomography) 분석법으로 나노미터 크기의 금속 수소화물 결정을 분석했다. 그 결과 3차원 구조의 준안정상 팔라듐 수소화물이 열역학적으로 안정적임을 증명했다. 연구진은 이를 토대로 안정상 중심의 소재 개발 연구가 주종을 이뤄온 국제 연구계에 ‘다단계 결정화과정’이라는 새로운 준안정 소재 개발 패러다임을 제시할 수 있게 됐다. KIST 천동원 박사는 “새롭게 개발한 준안정상 소재합성방법론으로 경량원소가 포함된 합금신소재 개발의 중요한 원천기술을 마련하게 됐다”며 “추가 연구를 통해 수소, 리튬 등을 저장할 수 있는 준안정상 기반 친환경 에너지소재 개발과 함께 현대 반도체 산업의 핵심기술이 된 초크랄스키 공정처럼 새로운 소재 혁신의 전기가 될 수 있도록 노력하겠다”고 밝혔다. 이번 연구는 과학기술정보통신부(장관 임혜숙)의 지원을 받아 미래소재디스커버리 사업 및 KIST 미래원천청정신기술 개발 사업으로 수행되었다. * (논문명) Metastable Hexagonal Close-Packed Palladium Hydride in Liquid Cell TEM - (제 1저자) 한국과학기술연구원 홍재영 연구원 (現, UIUC) - (제 1저자) 한국과학기술연구원 배지환 전문원 - (교신저자) Postech 손창윤 교수 - (교신저자) KAIST 양용수 교수 - (교신저자) 한국과학기술연구원 이영수 박사 - (교신저자) 한국과학기술연구원 유성종 박사 - (교신저자) 한국과학기술연구원 천동원 박사 그림 설명 팔라듐 수용액 내 팔라듐 내 팔라듐 농도와 전자빔 강도에 따른 준안정 팔라듐 수소화물(HCP) 생성 비율 및 준안정상 내부 수소 함량. 강한 전자빔에 의해 조성된 충분한 수소 분위기가 준안정상 생성에 필수적임을 보여줌. 투과전자현미경을 통해 관찰한 액상 내 준안정 팔라듐 수소화물 나노입자 생성과정 실시간 분석 원자분해능 토모그래피 분석법을 통해 밝혀낸 준안정 팔라듐 수소화물 나노입자의 의 3차원 원자구조 및 준안정상 나노입자 생성과정 모식도

- 네이처(Nature) 게재, 새로운 경량원소 합금소재의 新패러다임 제시 국내 연구진이 세계 최초로 팔라듐 수소화물*의 존재와 생성원리를 밝혔다. 또한 이를 바탕으로 수소와 리튬 등의 경량 원소를 함유하는 합금소재의 새로운 합성 방법론을 제시함에 따라 수소연료전지와 저장장치 등 친환경 에너지소재 개발을 향한 국제사회의 움직임이 더욱 가속화될 전망이다. *수소화물 (水素化物, hydride) : 수소가 다른 원소와 결합한 화합물 한국과학기술연구원(원장 윤석진, 이하 KIST)은 청청신기술연구본부 천동원 박사팀이 기존에 보고된 바 없는 새로운 준안정상 팔라듐 수소화물(PdHx) 소재 개발과 함께 생성 기전을 규명하는 데 성공했다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 세계 최고 권위의 과학저널인 ‘네이처’(Nature, IF 49.962) 지 최신호에 게재됐다. ‘준안정상’(metastable phase) 물질이란 열역학적으로 에너지가 낮은 안정한 상태로 존재하는 대부분의 물질과 다르게 열역학적 에너지가 안정상 보다 높지만, 안정상으로 변화하는데 필요한 에너지의 양이 매우 커서 준안정 상태로 존재하는 물질이다. 다이아몬드와 흑연을 대표적인 예로 들 수 있다. 다이아몬드와 흑연은 같은 탄소로 이뤄져 있지만 일반적인 대기압과 상온에서 흑연은 안정상(stable phase), 다이아몬드는 준안정상(metastable phase)으로 존재한다. 열역학적으로 에너지가 높고 불안정한 상태인 다이아몬드가 낮은 에너지와 안정한 상태의 흑연으로 변화하려면 매우 큰 에너지가 필요하다. 이에 따라 물질의 집합 상태가 다른 상으로 변화하는 상변태(phase transformation)를 하지 않고 준안전상으로 존재한다. 그간 준안정상을 통해 새로운 성능을 갖는 소재의 개발에 대한 많은 연구가 이뤄졌으나, 절삭·가공용 다이아몬드 합성과 박막증착처럼 주로 경험적인 방법론에 의존해 한계를 보여왔다. KIST 연구진은 백금과 비슷한 촉매 작용과 함께 수소를 흡수하는 성질로 차세대 수소 에너지의 핵심소재로 주목받고 있는 팔라듐에 주목했다. 연구진은 준안정상 소재 개발의 체계적인 이론화를 위해, 투과전자현미경 액상셀 내부에 수소가 충분한 수소분위기*를 조성하고 팔라듐 결정을 성장시켜 새로운 결정구조를 갖는 준안정상 팔라듐 수소화물을 직접 합성하는데 성공했다. 이렇게 개발된 준안정상 팔라듐 수소화물은 안정상 소재보다 우수한 열안정성과 더불어 수소저장 성능이 2배에 가까운 것으로 확인됐다. *수소분위기 (hydrogen atmosphere) : 수용액 내부에 수소분자 및 수소라디칼이 급격하게 증가하도록 만든 환경. KIST 연구진은 이렇게 개발한 준안정 금속 수소화물 합성법의 과학적 근거를 마련하기 위해 2차원 전자현미경 이미지들을 3차원 이미지로 재구성하는 원자분해능 전자토모그래피(Atomic Electron Tomography) 분석법으로 나노미터 크기의 금속 수소화물 결정을 분석했다. 그 결과 3차원 구조의 준안정상 팔라듐 수소화물이 열역학적으로 안정적임을 증명했다. 연구진은 이를 토대로 안정상 중심의 소재 개발 연구가 주종을 이뤄온 국제 연구계에 ‘다단계 결정화과정’이라는 새로운 준안정 소재 개발 패러다임을 제시할 수 있게 됐다. KIST 천동원 박사는 “새롭게 개발한 준안정상 소재합성방법론으로 경량원소가 포함된 합금신소재 개발의 중요한 원천기술을 마련하게 됐다”며 “추가 연구를 통해 수소, 리튬 등을 저장할 수 있는 준안정상 기반 친환경 에너지소재 개발과 함께 현대 반도체 산업의 핵심기술이 된 초크랄스키 공정처럼 새로운 소재 혁신의 전기가 될 수 있도록 노력하겠다”고 밝혔다. 이번 연구는 과학기술정보통신부(장관 임혜숙)의 지원을 받아 미래소재디스커버리 사업 및 KIST 미래원천청정신기술 개발 사업으로 수행되었다. * (논문명) Metastable Hexagonal Close-Packed Palladium Hydride in Liquid Cell TEM - (제 1저자) 한국과학기술연구원 홍재영 연구원 (現, UIUC) - (제 1저자) 한국과학기술연구원 배지환 전문원 - (교신저자) Postech 손창윤 교수 - (교신저자) KAIST 양용수 교수 - (교신저자) 한국과학기술연구원 이영수 박사 - (교신저자) 한국과학기술연구원 유성종 박사 - (교신저자) 한국과학기술연구원 천동원 박사 그림 설명 팔라듐 수용액 내 팔라듐 내 팔라듐 농도와 전자빔 강도에 따른 준안정 팔라듐 수소화물(HCP) 생성 비율 및 준안정상 내부 수소 함량. 강한 전자빔에 의해 조성된 충분한 수소 분위기가 준안정상 생성에 필수적임을 보여줌. 투과전자현미경을 통해 관찰한 액상 내 준안정 팔라듐 수소화물 나노입자 생성과정 실시간 분석 원자분해능 토모그래피 분석법을 통해 밝혀낸 준안정 팔라듐 수소화물 나노입자의 의 3차원 원자구조 및 준안정상 나노입자 생성과정 모식도

- 네이처(Nature) 게재, 새로운 경량원소 합금소재의 新패러다임 제시 국내 연구진이 세계 최초로 팔라듐 수소화물*의 존재와 생성원리를 밝혔다. 또한 이를 바탕으로 수소와 리튬 등의 경량 원소를 함유하는 합금소재의 새로운 합성 방법론을 제시함에 따라 수소연료전지와 저장장치 등 친환경 에너지소재 개발을 향한 국제사회의 움직임이 더욱 가속화될 전망이다. *수소화물 (水素化物, hydride) : 수소가 다른 원소와 결합한 화합물 한국과학기술연구원(원장 윤석진, 이하 KIST)은 청청신기술연구본부 천동원 박사팀이 기존에 보고된 바 없는 새로운 준안정상 팔라듐 수소화물(PdHx) 소재 개발과 함께 생성 기전을 규명하는 데 성공했다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 세계 최고 권위의 과학저널인 ‘네이처’(Nature, IF 49.962) 지 최신호에 게재됐다. ‘준안정상’(metastable phase) 물질이란 열역학적으로 에너지가 낮은 안정한 상태로 존재하는 대부분의 물질과 다르게 열역학적 에너지가 안정상 보다 높지만, 안정상으로 변화하는데 필요한 에너지의 양이 매우 커서 준안정 상태로 존재하는 물질이다. 다이아몬드와 흑연을 대표적인 예로 들 수 있다. 다이아몬드와 흑연은 같은 탄소로 이뤄져 있지만 일반적인 대기압과 상온에서 흑연은 안정상(stable phase), 다이아몬드는 준안정상(metastable phase)으로 존재한다. 열역학적으로 에너지가 높고 불안정한 상태인 다이아몬드가 낮은 에너지와 안정한 상태의 흑연으로 변화하려면 매우 큰 에너지가 필요하다. 이에 따라 물질의 집합 상태가 다른 상으로 변화하는 상변태(phase transformation)를 하지 않고 준안전상으로 존재한다. 그간 준안정상을 통해 새로운 성능을 갖는 소재의 개발에 대한 많은 연구가 이뤄졌으나, 절삭·가공용 다이아몬드 합성과 박막증착처럼 주로 경험적인 방법론에 의존해 한계를 보여왔다. KIST 연구진은 백금과 비슷한 촉매 작용과 함께 수소를 흡수하는 성질로 차세대 수소 에너지의 핵심소재로 주목받고 있는 팔라듐에 주목했다. 연구진은 준안정상 소재 개발의 체계적인 이론화를 위해, 투과전자현미경 액상셀 내부에 수소가 충분한 수소분위기*를 조성하고 팔라듐 결정을 성장시켜 새로운 결정구조를 갖는 준안정상 팔라듐 수소화물을 직접 합성하는데 성공했다. 이렇게 개발된 준안정상 팔라듐 수소화물은 안정상 소재보다 우수한 열안정성과 더불어 수소저장 성능이 2배에 가까운 것으로 확인됐다. *수소분위기 (hydrogen atmosphere) : 수용액 내부에 수소분자 및 수소라디칼이 급격하게 증가하도록 만든 환경. KIST 연구진은 이렇게 개발한 준안정 금속 수소화물 합성법의 과학적 근거를 마련하기 위해 2차원 전자현미경 이미지들을 3차원 이미지로 재구성하는 원자분해능 전자토모그래피(Atomic Electron Tomography) 분석법으로 나노미터 크기의 금속 수소화물 결정을 분석했다. 그 결과 3차원 구조의 준안정상 팔라듐 수소화물이 열역학적으로 안정적임을 증명했다. 연구진은 이를 토대로 안정상 중심의 소재 개발 연구가 주종을 이뤄온 국제 연구계에 ‘다단계 결정화과정’이라는 새로운 준안정 소재 개발 패러다임을 제시할 수 있게 됐다. KIST 천동원 박사는 “새롭게 개발한 준안정상 소재합성방법론으로 경량원소가 포함된 합금신소재 개발의 중요한 원천기술을 마련하게 됐다”며 “추가 연구를 통해 수소, 리튬 등을 저장할 수 있는 준안정상 기반 친환경 에너지소재 개발과 함께 현대 반도체 산업의 핵심기술이 된 초크랄스키 공정처럼 새로운 소재 혁신의 전기가 될 수 있도록 노력하겠다”고 밝혔다. 이번 연구는 과학기술정보통신부(장관 임혜숙)의 지원을 받아 미래소재디스커버리 사업 및 KIST 미래원천청정신기술 개발 사업으로 수행되었다. * (논문명) Metastable Hexagonal Close-Packed Palladium Hydride in Liquid Cell TEM - (제 1저자) 한국과학기술연구원 홍재영 연구원 (現, UIUC) - (제 1저자) 한국과학기술연구원 배지환 전문원 - (교신저자) Postech 손창윤 교수 - (교신저자) KAIST 양용수 교수 - (교신저자) 한국과학기술연구원 이영수 박사 - (교신저자) 한국과학기술연구원 유성종 박사 - (교신저자) 한국과학기술연구원 천동원 박사 그림 설명 팔라듐 수용액 내 팔라듐 내 팔라듐 농도와 전자빔 강도에 따른 준안정 팔라듐 수소화물(HCP) 생성 비율 및 준안정상 내부 수소 함량. 강한 전자빔에 의해 조성된 충분한 수소 분위기가 준안정상 생성에 필수적임을 보여줌. 투과전자현미경을 통해 관찰한 액상 내 준안정 팔라듐 수소화물 나노입자 생성과정 실시간 분석 원자분해능 토모그래피 분석법을 통해 밝혀낸 준안정 팔라듐 수소화물 나노입자의 의 3차원 원자구조 및 준안정상 나노입자 생성과정 모식도

- 네이처(Nature) 게재, 새로운 경량원소 합금소재의 新패러다임 제시 국내 연구진이 세계 최초로 팔라듐 수소화물*의 존재와 생성원리를 밝혔다. 또한 이를 바탕으로 수소와 리튬 등의 경량 원소를 함유하는 합금소재의 새로운 합성 방법론을 제시함에 따라 수소연료전지와 저장장치 등 친환경 에너지소재 개발을 향한 국제사회의 움직임이 더욱 가속화될 전망이다. *수소화물 (水素化物, hydride) : 수소가 다른 원소와 결합한 화합물 한국과학기술연구원(원장 윤석진, 이하 KIST)은 청청신기술연구본부 천동원 박사팀이 기존에 보고된 바 없는 새로운 준안정상 팔라듐 수소화물(PdHx) 소재 개발과 함께 생성 기전을 규명하는 데 성공했다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 세계 최고 권위의 과학저널인 ‘네이처’(Nature, IF 49.962) 지 최신호에 게재됐다. ‘준안정상’(metastable phase) 물질이란 열역학적으로 에너지가 낮은 안정한 상태로 존재하는 대부분의 물질과 다르게 열역학적 에너지가 안정상 보다 높지만, 안정상으로 변화하는데 필요한 에너지의 양이 매우 커서 준안정 상태로 존재하는 물질이다. 다이아몬드와 흑연을 대표적인 예로 들 수 있다. 다이아몬드와 흑연은 같은 탄소로 이뤄져 있지만 일반적인 대기압과 상온에서 흑연은 안정상(stable phase), 다이아몬드는 준안정상(metastable phase)으로 존재한다. 열역학적으로 에너지가 높고 불안정한 상태인 다이아몬드가 낮은 에너지와 안정한 상태의 흑연으로 변화하려면 매우 큰 에너지가 필요하다. 이에 따라 물질의 집합 상태가 다른 상으로 변화하는 상변태(phase transformation)를 하지 않고 준안전상으로 존재한다. 그간 준안정상을 통해 새로운 성능을 갖는 소재의 개발에 대한 많은 연구가 이뤄졌으나, 절삭·가공용 다이아몬드 합성과 박막증착처럼 주로 경험적인 방법론에 의존해 한계를 보여왔다. KIST 연구진은 백금과 비슷한 촉매 작용과 함께 수소를 흡수하는 성질로 차세대 수소 에너지의 핵심소재로 주목받고 있는 팔라듐에 주목했다. 연구진은 준안정상 소재 개발의 체계적인 이론화를 위해, 투과전자현미경 액상셀 내부에 수소가 충분한 수소분위기*를 조성하고 팔라듐 결정을 성장시켜 새로운 결정구조를 갖는 준안정상 팔라듐 수소화물을 직접 합성하는데 성공했다. 이렇게 개발된 준안정상 팔라듐 수소화물은 안정상 소재보다 우수한 열안정성과 더불어 수소저장 성능이 2배에 가까운 것으로 확인됐다. *수소분위기 (hydrogen atmosphere) : 수용액 내부에 수소분자 및 수소라디칼이 급격하게 증가하도록 만든 환경. KIST 연구진은 이렇게 개발한 준안정 금속 수소화물 합성법의 과학적 근거를 마련하기 위해 2차원 전자현미경 이미지들을 3차원 이미지로 재구성하는 원자분해능 전자토모그래피(Atomic Electron Tomography) 분석법으로 나노미터 크기의 금속 수소화물 결정을 분석했다. 그 결과 3차원 구조의 준안정상 팔라듐 수소화물이 열역학적으로 안정적임을 증명했다. 연구진은 이를 토대로 안정상 중심의 소재 개발 연구가 주종을 이뤄온 국제 연구계에 ‘다단계 결정화과정’이라는 새로운 준안정 소재 개발 패러다임을 제시할 수 있게 됐다. KIST 천동원 박사는 “새롭게 개발한 준안정상 소재합성방법론으로 경량원소가 포함된 합금신소재 개발의 중요한 원천기술을 마련하게 됐다”며 “추가 연구를 통해 수소, 리튬 등을 저장할 수 있는 준안정상 기반 친환경 에너지소재 개발과 함께 현대 반도체 산업의 핵심기술이 된 초크랄스키 공정처럼 새로운 소재 혁신의 전기가 될 수 있도록 노력하겠다”고 밝혔다. 이번 연구는 과학기술정보통신부(장관 임혜숙)의 지원을 받아 미래소재디스커버리 사업 및 KIST 미래원천청정신기술 개발 사업으로 수행되었다. * (논문명) Metastable Hexagonal Close-Packed Palladium Hydride in Liquid Cell TEM - (제 1저자) 한국과학기술연구원 홍재영 연구원 (現, UIUC) - (제 1저자) 한국과학기술연구원 배지환 전문원 - (교신저자) Postech 손창윤 교수 - (교신저자) KAIST 양용수 교수 - (교신저자) 한국과학기술연구원 이영수 박사 - (교신저자) 한국과학기술연구원 유성종 박사 - (교신저자) 한국과학기술연구원 천동원 박사 그림 설명 팔라듐 수용액 내 팔라듐 내 팔라듐 농도와 전자빔 강도에 따른 준안정 팔라듐 수소화물(HCP) 생성 비율 및 준안정상 내부 수소 함량. 강한 전자빔에 의해 조성된 충분한 수소 분위기가 준안정상 생성에 필수적임을 보여줌. 투과전자현미경을 통해 관찰한 액상 내 준안정 팔라듐 수소화물 나노입자 생성과정 실시간 분석 원자분해능 토모그래피 분석법을 통해 밝혀낸 준안정 팔라듐 수소화물 나노입자의 의 3차원 원자구조 및 준안정상 나노입자 생성과정 모식도

- 네이처(Nature) 게재, 새로운 경량원소 합금소재의 新패러다임 제시 국내 연구진이 세계 최초로 팔라듐 수소화물*의 존재와 생성원리를 밝혔다. 또한 이를 바탕으로 수소와 리튬 등의 경량 원소를 함유하는 합금소재의 새로운 합성 방법론을 제시함에 따라 수소연료전지와 저장장치 등 친환경 에너지소재 개발을 향한 국제사회의 움직임이 더욱 가속화될 전망이다. *수소화물 (水素化物, hydride) : 수소가 다른 원소와 결합한 화합물 한국과학기술연구원(원장 윤석진, 이하 KIST)은 청청신기술연구본부 천동원 박사팀이 기존에 보고된 바 없는 새로운 준안정상 팔라듐 수소화물(PdHx) 소재 개발과 함께 생성 기전을 규명하는 데 성공했다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 세계 최고 권위의 과학저널인 ‘네이처’(Nature, IF 49.962) 지 최신호에 게재됐다. ‘준안정상’(metastable phase) 물질이란 열역학적으로 에너지가 낮은 안정한 상태로 존재하는 대부분의 물질과 다르게 열역학적 에너지가 안정상 보다 높지만, 안정상으로 변화하는데 필요한 에너지의 양이 매우 커서 준안정 상태로 존재하는 물질이다. 다이아몬드와 흑연을 대표적인 예로 들 수 있다. 다이아몬드와 흑연은 같은 탄소로 이뤄져 있지만 일반적인 대기압과 상온에서 흑연은 안정상(stable phase), 다이아몬드는 준안정상(metastable phase)으로 존재한다. 열역학적으로 에너지가 높고 불안정한 상태인 다이아몬드가 낮은 에너지와 안정한 상태의 흑연으로 변화하려면 매우 큰 에너지가 필요하다. 이에 따라 물질의 집합 상태가 다른 상으로 변화하는 상변태(phase transformation)를 하지 않고 준안전상으로 존재한다. 그간 준안정상을 통해 새로운 성능을 갖는 소재의 개발에 대한 많은 연구가 이뤄졌으나, 절삭·가공용 다이아몬드 합성과 박막증착처럼 주로 경험적인 방법론에 의존해 한계를 보여왔다. KIST 연구진은 백금과 비슷한 촉매 작용과 함께 수소를 흡수하는 성질로 차세대 수소 에너지의 핵심소재로 주목받고 있는 팔라듐에 주목했다. 연구진은 준안정상 소재 개발의 체계적인 이론화를 위해, 투과전자현미경 액상셀 내부에 수소가 충분한 수소분위기*를 조성하고 팔라듐 결정을 성장시켜 새로운 결정구조를 갖는 준안정상 팔라듐 수소화물을 직접 합성하는데 성공했다. 이렇게 개발된 준안정상 팔라듐 수소화물은 안정상 소재보다 우수한 열안정성과 더불어 수소저장 성능이 2배에 가까운 것으로 확인됐다. *수소분위기 (hydrogen atmosphere) : 수용액 내부에 수소분자 및 수소라디칼이 급격하게 증가하도록 만든 환경. KIST 연구진은 이렇게 개발한 준안정 금속 수소화물 합성법의 과학적 근거를 마련하기 위해 2차원 전자현미경 이미지들을 3차원 이미지로 재구성하는 원자분해능 전자토모그래피(Atomic Electron Tomography) 분석법으로 나노미터 크기의 금속 수소화물 결정을 분석했다. 그 결과 3차원 구조의 준안정상 팔라듐 수소화물이 열역학적으로 안정적임을 증명했다. 연구진은 이를 토대로 안정상 중심의 소재 개발 연구가 주종을 이뤄온 국제 연구계에 ‘다단계 결정화과정’이라는 새로운 준안정 소재 개발 패러다임을 제시할 수 있게 됐다. KIST 천동원 박사는 “새롭게 개발한 준안정상 소재합성방법론으로 경량원소가 포함된 합금신소재 개발의 중요한 원천기술을 마련하게 됐다”며 “추가 연구를 통해 수소, 리튬 등을 저장할 수 있는 준안정상 기반 친환경 에너지소재 개발과 함께 현대 반도체 산업의 핵심기술이 된 초크랄스키 공정처럼 새로운 소재 혁신의 전기가 될 수 있도록 노력하겠다”고 밝혔다. 이번 연구는 과학기술정보통신부(장관 임혜숙)의 지원을 받아 미래소재디스커버리 사업 및 KIST 미래원천청정신기술 개발 사업으로 수행되었다. * (논문명) Metastable Hexagonal Close-Packed Palladium Hydride in Liquid Cell TEM - (제 1저자) 한국과학기술연구원 홍재영 연구원 (現, UIUC) - (제 1저자) 한국과학기술연구원 배지환 전문원 - (교신저자) Postech 손창윤 교수 - (교신저자) KAIST 양용수 교수 - (교신저자) 한국과학기술연구원 이영수 박사 - (교신저자) 한국과학기술연구원 유성종 박사 - (교신저자) 한국과학기술연구원 천동원 박사 그림 설명 팔라듐 수용액 내 팔라듐 내 팔라듐 농도와 전자빔 강도에 따른 준안정 팔라듐 수소화물(HCP) 생성 비율 및 준안정상 내부 수소 함량. 강한 전자빔에 의해 조성된 충분한 수소 분위기가 준안정상 생성에 필수적임을 보여줌. 투과전자현미경을 통해 관찰한 액상 내 준안정 팔라듐 수소화물 나노입자 생성과정 실시간 분석 원자분해능 토모그래피 분석법을 통해 밝혀낸 준안정 팔라듐 수소화물 나노입자의 의 3차원 원자구조 및 준안정상 나노입자 생성과정 모식도

- 네이처(Nature) 게재, 새로운 경량원소 합금소재의 新패러다임 제시 국내 연구진이 세계 최초로 팔라듐 수소화물*의 존재와 생성원리를 밝혔다. 또한 이를 바탕으로 수소와 리튬 등의 경량 원소를 함유하는 합금소재의 새로운 합성 방법론을 제시함에 따라 수소연료전지와 저장장치 등 친환경 에너지소재 개발을 향한 국제사회의 움직임이 더욱 가속화될 전망이다. *수소화물 (水素化物, hydride) : 수소가 다른 원소와 결합한 화합물 한국과학기술연구원(원장 윤석진, 이하 KIST)은 청청신기술연구본부 천동원 박사팀이 기존에 보고된 바 없는 새로운 준안정상 팔라듐 수소화물(PdHx) 소재 개발과 함께 생성 기전을 규명하는 데 성공했다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 세계 최고 권위의 과학저널인 ‘네이처’(Nature, IF 49.962) 지 최신호에 게재됐다. ‘준안정상’(metastable phase) 물질이란 열역학적으로 에너지가 낮은 안정한 상태로 존재하는 대부분의 물질과 다르게 열역학적 에너지가 안정상 보다 높지만, 안정상으로 변화하는데 필요한 에너지의 양이 매우 커서 준안정 상태로 존재하는 물질이다. 다이아몬드와 흑연을 대표적인 예로 들 수 있다. 다이아몬드와 흑연은 같은 탄소로 이뤄져 있지만 일반적인 대기압과 상온에서 흑연은 안정상(stable phase), 다이아몬드는 준안정상(metastable phase)으로 존재한다. 열역학적으로 에너지가 높고 불안정한 상태인 다이아몬드가 낮은 에너지와 안정한 상태의 흑연으로 변화하려면 매우 큰 에너지가 필요하다. 이에 따라 물질의 집합 상태가 다른 상으로 변화하는 상변태(phase transformation)를 하지 않고 준안전상으로 존재한다. 그간 준안정상을 통해 새로운 성능을 갖는 소재의 개발에 대한 많은 연구가 이뤄졌으나, 절삭·가공용 다이아몬드 합성과 박막증착처럼 주로 경험적인 방법론에 의존해 한계를 보여왔다. KIST 연구진은 백금과 비슷한 촉매 작용과 함께 수소를 흡수하는 성질로 차세대 수소 에너지의 핵심소재로 주목받고 있는 팔라듐에 주목했다. 연구진은 준안정상 소재 개발의 체계적인 이론화를 위해, 투과전자현미경 액상셀 내부에 수소가 충분한 수소분위기*를 조성하고 팔라듐 결정을 성장시켜 새로운 결정구조를 갖는 준안정상 팔라듐 수소화물을 직접 합성하는데 성공했다. 이렇게 개발된 준안정상 팔라듐 수소화물은 안정상 소재보다 우수한 열안정성과 더불어 수소저장 성능이 2배에 가까운 것으로 확인됐다. *수소분위기 (hydrogen atmosphere) : 수용액 내부에 수소분자 및 수소라디칼이 급격하게 증가하도록 만든 환경. KIST 연구진은 이렇게 개발한 준안정 금속 수소화물 합성법의 과학적 근거를 마련하기 위해 2차원 전자현미경 이미지들을 3차원 이미지로 재구성하는 원자분해능 전자토모그래피(Atomic Electron Tomography) 분석법으로 나노미터 크기의 금속 수소화물 결정을 분석했다. 그 결과 3차원 구조의 준안정상 팔라듐 수소화물이 열역학적으로 안정적임을 증명했다. 연구진은 이를 토대로 안정상 중심의 소재 개발 연구가 주종을 이뤄온 국제 연구계에 ‘다단계 결정화과정’이라는 새로운 준안정 소재 개발 패러다임을 제시할 수 있게 됐다. KIST 천동원 박사는 “새롭게 개발한 준안정상 소재합성방법론으로 경량원소가 포함된 합금신소재 개발의 중요한 원천기술을 마련하게 됐다”며 “추가 연구를 통해 수소, 리튬 등을 저장할 수 있는 준안정상 기반 친환경 에너지소재 개발과 함께 현대 반도체 산업의 핵심기술이 된 초크랄스키 공정처럼 새로운 소재 혁신의 전기가 될 수 있도록 노력하겠다”고 밝혔다. 이번 연구는 과학기술정보통신부(장관 임혜숙)의 지원을 받아 미래소재디스커버리 사업 및 KIST 미래원천청정신기술 개발 사업으로 수행되었다. * (논문명) Metastable Hexagonal Close-Packed Palladium Hydride in Liquid Cell TEM - (제 1저자) 한국과학기술연구원 홍재영 연구원 (現, UIUC) - (제 1저자) 한국과학기술연구원 배지환 전문원 - (교신저자) Postech 손창윤 교수 - (교신저자) KAIST 양용수 교수 - (교신저자) 한국과학기술연구원 이영수 박사 - (교신저자) 한국과학기술연구원 유성종 박사 - (교신저자) 한국과학기술연구원 천동원 박사 그림 설명 팔라듐 수용액 내 팔라듐 내 팔라듐 농도와 전자빔 강도에 따른 준안정 팔라듐 수소화물(HCP) 생성 비율 및 준안정상 내부 수소 함량. 강한 전자빔에 의해 조성된 충분한 수소 분위기가 준안정상 생성에 필수적임을 보여줌. 투과전자현미경을 통해 관찰한 액상 내 준안정 팔라듐 수소화물 나노입자 생성과정 실시간 분석 원자분해능 토모그래피 분석법을 통해 밝혀낸 준안정 팔라듐 수소화물 나노입자의 의 3차원 원자구조 및 준안정상 나노입자 생성과정 모식도

- 네이처(Nature) 게재, 새로운 경량원소 합금소재의 新패러다임 제시 국내 연구진이 세계 최초로 팔라듐 수소화물*의 존재와 생성원리를 밝혔다. 또한 이를 바탕으로 수소와 리튬 등의 경량 원소를 함유하는 합금소재의 새로운 합성 방법론을 제시함에 따라 수소연료전지와 저장장치 등 친환경 에너지소재 개발을 향한 국제사회의 움직임이 더욱 가속화될 전망이다. *수소화물 (水素化物, hydride) : 수소가 다른 원소와 결합한 화합물 한국과학기술연구원(원장 윤석진, 이하 KIST)은 청청신기술연구본부 천동원 박사팀이 기존에 보고된 바 없는 새로운 준안정상 팔라듐 수소화물(PdHx) 소재 개발과 함께 생성 기전을 규명하는 데 성공했다고 밝혔다. 이번 연구 결과는 세계 최고 권위의 과학저널인 ‘네이처’(Nature, IF 49.962) 지 최신호에 게재됐다. ‘준안정상’(metastable phase) 물질이란 열역학적으로 에너지가 낮은 안정한 상태로 존재하는 대부분의 물질과 다르게 열역학적 에너지가 안정상 보다 높지만, 안정상으로 변화하는데 필요한 에너지의 양이 매우 커서 준안정 상태로 존재하는 물질이다. 다이아몬드와 흑연을 대표적인 예로 들 수 있다. 다이아몬드와 흑연은 같은 탄소로 이뤄져 있지만 일반적인 대기압과 상온에서 흑연은 안정상(stable phase), 다이아몬드는 준안정상(metastable phase)으로 존재한다. 열역학적으로 에너지가 높고 불안정한 상태인 다이아몬드가 낮은 에너지와 안정한 상태의 흑연으로 변화하려면 매우 큰 에너지가 필요하다. 이에 따라 물질의 집합 상태가 다른 상으로 변화하는 상변태(phase transformation)를 하지 않고 준안전상으로 존재한다. 그간 준안정상을 통해 새로운 성능을 갖는 소재의 개발에 대한 많은 연구가 이뤄졌으나, 절삭·가공용 다이아몬드 합성과 박막증착처럼 주로 경험적인 방법론에 의존해 한계를 보여왔다. KIST 연구진은 백금과 비슷한 촉매 작용과 함께 수소를 흡수하는 성질로 차세대 수소 에너지의 핵심소재로 주목받고 있는 팔라듐에 주목했다. 연구진은 준안정상 소재 개발의 체계적인 이론화를 위해, 투과전자현미경 액상셀 내부에 수소가 충분한 수소분위기*를 조성하고 팔라듐 결정을 성장시켜 새로운 결정구조를 갖는 준안정상 팔라듐 수소화물을 직접 합성하는데 성공했다. 이렇게 개발된 준안정상 팔라듐 수소화물은 안정상 소재보다 우수한 열안정성과 더불어 수소저장 성능이 2배에 가까운 것으로 확인됐다. *수소분위기 (hydrogen atmosphere) : 수용액 내부에 수소분자 및 수소라디칼이 급격하게 증가하도록 만든 환경. KIST 연구진은 이렇게 개발한 준안정 금속 수소화물 합성법의 과학적 근거를 마련하기 위해 2차원 전자현미경 이미지들을 3차원 이미지로 재구성하는 원자분해능 전자토모그래피(Atomic Electron Tomography) 분석법으로 나노미터 크기의 금속 수소화물 결정을 분석했다. 그 결과 3차원 구조의 준안정상 팔라듐 수소화물이 열역학적으로 안정적임을 증명했다. 연구진은 이를 토대로 안정상 중심의 소재 개발 연구가 주종을 이뤄온 국제 연구계에 ‘다단계 결정화과정’이라는 새로운 준안정 소재 개발 패러다임을 제시할 수 있게 됐다. KIST 천동원 박사는 “새롭게 개발한 준안정상 소재합성방법론으로 경량원소가 포함된 합금신소재 개발의 중요한 원천기술을 마련하게 됐다”며 “추가 연구를 통해 수소, 리튬 등을 저장할 수 있는 준안정상 기반 친환경 에너지소재 개발과 함께 현대 반도체 산업의 핵심기술이 된 초크랄스키 공정처럼 새로운 소재 혁신의 전기가 될 수 있도록 노력하겠다”고 밝혔다. 이번 연구는 과학기술정보통신부(장관 임혜숙)의 지원을 받아 미래소재디스커버리 사업 및 KIST 미래원천청정신기술 개발 사업으로 수행되었다. * (논문명) Metastable Hexagonal Close-Packed Palladium Hydride in Liquid Cell TEM - (제 1저자) 한국과학기술연구원 홍재영 연구원 (現, UIUC) - (제 1저자) 한국과학기술연구원 배지환 전문원 - (교신저자) Postech 손창윤 교수 - (교신저자) KAIST 양용수 교수 - (교신저자) 한국과학기술연구원 이영수 박사 - (교신저자) 한국과학기술연구원 유성종 박사 - (교신저자) 한국과학기술연구원 천동원 박사 그림 설명 팔라듐 수용액 내 팔라듐 내 팔라듐 농도와 전자빔 강도에 따른 준안정 팔라듐 수소화물(HCP) 생성 비율 및 준안정상 내부 수소 함량. 강한 전자빔에 의해 조성된 충분한 수소 분위기가 준안정상 생성에 필수적임을 보여줌. 투과전자현미경을 통해 관찰한 액상 내 준안정 팔라듐 수소화물 나노입자 생성과정 실시간 분석 원자분해능 토모그래피 분석법을 통해 밝혀낸 준안정 팔라듐 수소화물 나노입자의 의 3차원 원자구조 및 준안정상 나노입자 생성과정 모식도

천동원 박사 ‘준 안정상 신소재 개발 방법론’ 과학적 제시 감으로 진행됐던 연구 과학적 규명 ”연구자 필요에 따른 재료 개발 도움 될 것” KIST의 한 실험실, 입구에 들어서자마자 압도적 크기의 연구 장비가 시선을 끈다. 고개를 머리 위로 들어 올려야 볼 수 있는 커다란 원통모양의 이 장비의 이름은 투과전자현미경이다. 눈으로 원자를 직접 관찰할 수 있어 나노물질의 구조분석이나 저분자량 단백질의 구조규명 등 소재개발에 필요한 핵심 물성을 규명하는데 사용된다. 물질을 관찰하고 분석하는데 주로 사용하는 이 현미경을 ‘신소재 개발 플랫폼’으로 활용하면서 남들과는 차별화된 연구를 하는 팀이 있다. 천동원 KIST 에너지소재연구센터 박사팀이다. 천 박사팀은 투과전자현미경 장비를 이용해 일반 합성 장비에서 실현 불가능한 독특한 소재합성 분위기를 만들고, 소재 성장과정을 세세하게 관찰해 새로운 신소재를 개발하고 생성원리도 규명한다. 천 박사는 최근 이 같은 연구를 통해 에너지신소재개발에 적용할 수 있는 신개념 준 안정상 합성방법론을 제시하는데 성공했다. ‘몸에 좋긴한데 표현할 방법이 없다’는 건강식품처럼, 만들어지기는 하는데 이론 제시가 어려웠던 준 안정상 신소재 개발 방법론을 과학적으로 제시한 것이다. 해당 연구결과는 Nature 최신호에 게재됐다. 만들어지긴 만들어지는데 왜? 규명하기 어려운 이론 제시하다 천 박사는 친환경 미래형 에너지로 주목받는 수소의 저장 및 활용 효율을 높이기 위한 기초 연구를 하고 있다. KIST는 1987년부터 수소 생산 및 화학적 운송 저장, 수소연료전지 등 전주기 수소 기술 연구 개발의 오랜 역사를 가졌다. 하지만 여전히 수소를 이해하기란 어려운 일이다. 천 박사에 따르면 원자번호 1번인 수소는 양성자와 전자를 하나씩 갖는다. 수소가 금속 내부에 들어가게 되면, 많은 전자를 갖고 있는 금속과 수소가 전자를 공유하게 된다. 마치 거대한 산 위에 바위 하나가 놓인 것처럼, 금속 내부에 존재하는 수소의 거동을 직접 관찰하고 이해하기는 어렵다. 수소의 저장이나 활용 등을 효율적으로 만들기 위해서는 이처럼 수소의 거동을 직접 관찰하는 것이 중요한데, 어렵다보니 많은 연구자의 직관, 경험으로 진행 돼왔다. 직관이 아닌 과학적 근거에 기반을 둔 연구를 할 수 있도록 하는 것이 천 박사의 연구과제이다. 연구자의 직관, 경험적인 방법론에 의존해 진행되는 또 다른 연구가 있다. 준 안정상 신소재 개발연구다. 예를 들어 높은 압력환경에서 생성되는 다이아몬드는 우리가 사는 상온 상압 환경에서 준안정상인 반면에, 같은 탄소로 구성되는 흑연은 안정상이라 부른다. 같은 원소로 구성된 소재임에도 확연하게 구별되는 물성을 갖는 다이아몬드와 흑연의 예처럼, 준안정상을 통해 새로운 성능을 갖는 소재개발이 가능할 수 있다는 측면에서 매우 흥미로운 연구주제이다. 투과전자현미경을 통해 관찰한 액상 내 준안정 팔라듐 수소화물 나노입자 생성과정 실시간 분석 특히 소재의 크기가 매우 작은 나노스케일에서는 기존 연구나 경험을 기반으로 예측하기 어려운 준안정상의 형성이 가능한데, 형성 원리를 이해하는 것이 매우 어렵다. 천 박사팀은 준안정 금속수소화물 개발을 통해 과학적인 근거와 이론 제시가 어려웠던 나노스케일의 준 안정상 소재의 형성원리를 규명하는데 성공했다. 투과전자현미경 액상셀 내부에 수소가 충분한 환경을 조성하고, 팔라듐 결정을 성장시켜 새로운 결정구조를 갖는 준안정 팔라듐 수소화물을 합성하는데 성공하고, 생성 원리를 세계최초로 규명했다. 그는 “충분한 수소분위기에서 준안정상이 생기는 것을 실제 실험을 통해 관찰하고, 계산과학 그리고 팔라듐 수소화물의 3차원 원자구조 규명을 통해 생성원리를 규명했다” 면서 “또 이렇게 만들어진 준안정상 소재가 안정상 소재에 비해 우수한 열안정성 그리고 수소를 2배 더 많이 저장할 수 있는 용량을 가지는 것도 확인했다”고 설명했다. 천 박사는 실험을 통해 얻은 준 안정상 소재가 팔라듐과 수소로 만들어진 만큼, 고가인 백금을 대체할 수 있는 새로운 촉매로 활용을 기대했다. 또 새로운 소재합성법을 통해 준안정 수소저장 신소재 개발이 가능할 것으로 봤다. 원자분해능 토모그래피 분석법을 통해 밝혀낸 준안정 팔라듐 수소화물 나노입자의 3차원 원자구조 및 준안정상 나노입자 생성과정 모식도 하지만 천 박사는 “이번 연구는 준안정 팔라듐 수소화물의 촉매 및 수소저장소재로의 응용연구가 핵심이 아니다”라고 선을 그었다. 현대 반도체 산업의 핵심 소재공정법으로 사용되고 있는 실리콘 단결정 제조기술인 초크랄스키법도 예상치 못했던 새로운 분야에 사용되고 있기 때문이다. 폴란드 과학자 얀 초크랄스키는 1918년 ‘금속의 결정화 속도 측정을 위한 새로운 방법’이라는 논문을 통해 이 기술을 처음으로 공개했다. 아마도 초크랄스키 본인은 이 기술이 미래사회에 큰 파급효과를 끼치게 될거라 상상도 하지 못했을 것이라 여겨진다. 그는 “새롭게 개발한 준안정상 소재합성방법론은 초크랄스키법처럼 예상치 못했던 새로운 분야에 사용될 수 있을 가능성이 더 크다고 생각한다”며 “우리 연구는 준안정상 소재가 어떤 환경에서 왜 만들어졌는지를 규명하고, 방법론을 제안했다는데 의의가 있다. 우리가 제안한 새로운 소재합성 방법론을 이용하여 많은 연구자들이 새로운 준안정상 신소재를 개발할 수 있을 것”이라고 말했다. 재밌어서 한 연구, 동료들에게 감사 ？"연구비가 따로 나오는 프로젝트는 아니었는데 재밌어서 연구를 시작했어요. 연구주제가 재미있다는 이유로 많은 분들이 연구에 참여해 주셔서 감사한 마음입니다. 특히 KIST 유성종/이영수 박사님, KAIST 양용수 교수님, POSTECH 손창윤 교수님께 감사하다는 말을 전하고 싶어요." 이번 연구는 KIST뿐 아니라 KAIST, POSTECH, 서울대 등 여러 연구원들이 5년간 의기투합한 결과다. 수소를 붙일 금속으로 팔라듐을 선택한 것도 여러 연구자들과의 논의에서 시작됐다. 1열 왼쪽부터 제1저자 KIST 배지환 전문원, 제1저자 KIST 홍재영 연구원(현 UIUC), 2열 왼쪽부터 교신저자 KAIST 양용수 교수, 교신저자 KIST 유성종 책임연구원, 교신저자 KIST 이영수 책임연구원, 교신저자 KIST 천동원 책임연구원, 교신저자 Postech 손창윤 교수 천 박사는 “투과전자현미경을 통해 백금이나 금에 대한 연구결과가 많이 보고되고 있는 반면에, 팔라듐에 대한 연구결과는 보고되지 않더라. 왜일까 궁금했고 그 이유를 알고싶어서 연구를 시작했다”고 말했다. 하지만 연구결과가 보고되지 않은 것에는 이유가 있었다. 기존 정보로 설명이 불가능한 미지소재를 해석하는데 실패한 것이다. 천 박사는 KIST뿐 아니라 다른 대학의 교수진과 의견을 나누며 실험했다. 그 결과 준안정 팔라듐 수소화물이 헥사고날 결정구조임을 보여주는 결과를 얻었고, 이를 입증하는데 성공했다. 계산과학자들과 연구협력도 중요했다. 천 박사에 따르면 일반적인 조건에서는 계산 결과에서도 헥사고날 결정구조가 열역학적으로 불안정하게 나왔다. 팔라듐 입자의 크기를 나노스케일로 줄이고 불규칙적으로 수소를 분포시키는 등 실제 실험 조건을 계산에도 반영한 결과 헥사고날 구조가 안정해지는 영역을 찾을 수 있었다. 또한 원자분해능 토모그래피 분석방법을 통해 준안정상 결정의 3차원 구조를 규명하여 ‘다단계 결정화과정’이라는 새로운 나노입자성장 기전을 제안했다. 최근 그는 기분 좋은 소식을 들었다. 미국의 모 그룹이 천 박사팀이 개발한 준안정 팔라듐 수소화물 대량생산 연구를 시작했다는 것이다. 천 박사는 과학기술자들의 호기심이 새로운 영역의 발전으로 확장되기를 기대하고 있다. 앞으로 천 박사는 새로운 소재합성 방법론의 적용 범위를 확장하고, 대량생산 시스템을 개발하는 연구에 도전하고자 한다. 그는 “팔라듐 외에 다른 재료에 수소를 붙여보는 연구를 해보려 한다. 또한 수소 뿐만 아니라 리튬, 산소 등을 다른 재료에 붙여보는 연구를 진행해 우리가 제시한 소재합성 방법론의 유효성을 계속 입증하고 확인할 수 있는 연구를 하고 싶다”면서 “또 준안정상 대량생산 시스템을 개발하여 제가 발견한 새로운 소재의 물성을 직접 확인하고 싶다”고 연구에 대한 포부를 전했다.

UST 학사 규정에 의해 연구인턴십 공고 시기에 휴학생일 경우 예외사항 없이 지원이 불가능합니다. 문의주신 내용에 따르면 UST-KIST스쿨에서 운영하는 연구인턴십에는 '22 하계, '23 동계까지는 참여할 수 없으니 참고하시기 바랍니다. 단, '23-1학기 재학생일 경우 '23 하계에는 신청이 가능합니다. 감사합니다.