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연구 인터뷰

균일하게 만드는 촉매 위한 단순 공정 개발, 수소차 연료전지 기술 활용되다

등록일 : 2021-02-23

조회수 : 1563

[인터뷰]허가현·김민석 극한소재연구센터 박사

KIST첫 링킹랩(Linking Lab) 기업 금양에 기술이전

고온없이 간단히 섞어 완성···귀금속 촉매 성능 향상 플랫폼 개발

허가현·김민석 극한소재연구센터 박사에게 그날은 참 묘한 날이었다. 다른 실험을 하다 온도조절에 실패해 만들어진 뿌연 가루가 유난히도 신경 쓰였기 때문이다. 보통이면 쓰레기통으로 직행했을 가루를 들고 특수현미경 앞에 앉았다. 현미경을 통해 관찰된 것은 특이한 형상과 거동을 보이는 구조였다.

"
구조가 재밌었어요. 뭔가 있다 싶었죠. 촉매 소재로 쓰이는 백금, 팔라듐 고가의 귀금속을 섞어봤습니다. 그런데 투명해지더라고요. 그냥 녹아버렸다고 생각했어요. 다시 한번 현미경으로 관찰해보니 귀금속 촉매의 성능 향상 조건을 갖춘 빽빽한 초소형 나노입자들이 보였습니다. 초미세합금 나노입자를 간단히 섞어서 만들어낸거죠."(김민석 박사)

촉매는 입자 크기가 작을수록 유리하다. 백금이 연료전지 촉매로서 최대 효율을 내는 최적의 크기 2nm(나노미터)로 알려진다. 균일하고 작은 입자를 만들기 위해 높은 온도와 복잡한 공정이 필요하지만 두 연구진은 몇 가지 화학물질을 단순히 섞는 것만으로 2nm의 균일한 입자를 만드는데 성공했다. 상용화를 위해 기업에 이전하고 공동연구도 시작했다.

백금촉매는
주로 친환경 에너지를 생산하기 위한 촉매로 사용된다. 최근 우리나라를 포함한 많은 선진국에서 '탄소 중립' 선언하고 관련 연구에 매진하는 만큼 친환경 에너지 생산에 도움이 것으로 기대된다.

[복잡한 공정 단순화, 글로벌 촉매시장 판도 바꾼다]

기존의 나노입자 합성기술은 고른 크기 입자를 만들어내기 위해 온도를 150~200℃로 높이거나 환원제가 고르게 분산되도록 조절을 해줘야 한다. 그렇지 않으면 특정 부분만 입자가 작아진다는 단점이 있다. 상용화를 위한 대량생산에는 더 많은 화학물질을 고루 섞어야 하는데 여간 쉬운 일이 아니다. 이 같은 까다로운 공정을 잘 제어하는 기업들이 촉매 관련 전 세계 시장을 꽉 잡은 실정이다.

KIST
기술은 복잡한 공정을 단순화시켰다. 나노와이어와 백금이온을 섞는 것만으로 균일한 입자를 만들었다. 화학물질이 서로 붙어 입자화되면서 분해되는데 특정 농도 이상이 되면 성장을 멈춰 가능한 일이다. 허가현 박사는 "양이 적든 많든 상관없이 균일한 입자를 만들 있다. 백금 외에도 고가의 귀금속 촉매로 쓰이는 팔라듐 등을 섞어도 2nm 균일한 입자를 만드는 것을 확인했다" 설명했다.

 


해당 기술은 지난해 9월 종합화학소재 기업 (주)금양에 이전됐다. 수소전기차에 들어가는 연료전지에 활용하기 위해서다.  연구진에 따르면 수소전기차량 구동에너지원인 연료전지 스택에서 대표적 전극 촉매로 쓰이는 백금-카본에 기술을 활용할 있을 것으로 기대된다. 스택은 고가의 촉매사용으로 수소전기차 원가의 40% 이상을 차지하는 만큼 제조원가를 줄이는데 크게 기여할 것으로 보인다

 


기술사업화를 위한 KIST의 행보도 적극적이다. 금양은 KIST 첫 링킹랩(Linking Lab) 입주기업 자격을 얻어 KIST 내부에 입주해 있다. '링킹랩'은 윤석진 KIST 원장이 제시한 모델이다. 기술 이전·사업화를 촉진하기 위해 KIST 연구원과 기업이 KIST 내 공동연구실을 만들어 기획부터 개발·응용까지 전 사업 단계를 함께하는 내용을 담았다. 지금까지 KIST 내부에 외부 연구인력이 함께 들어와 연구장비와 공간을 공유한 적은 없었다.

허가현 박사는 "수소연료전지 시장이 아직 크다고 볼 순 없다. 하지만 2050년 모든 에너지를 수소로 전환하게 되는 만큼 연 수백조 시장이 열릴 것"이라며 "당장 시장은 작지만, 일본 수출규제에서의 설움이 반복되지 않도록 국산 촉매기술 경쟁력을 갖추겠다"고 말했다.
 

 


[실험에 목말랐던 계산과학자, 실험과 콜라보해 더 나은 성과 만들다]

두 연구자는 얼마 전까지만 해도 계산과학연구센터에 몸담고 있었다. 계산과학은 직접 실험하기보다 실험을 설계하고 슈퍼컴퓨터로 시뮬레이션하는 일을 한다. 하지만 허 박사는 실험에 대한 목마름이 있었다. 외부 연구자와 협력 없이는 시뮬레이션으로 예측한 연구결과가 실험실 연구에서도 제대로 구현되는지 확인하기 어려웠기 때문이다. 그런 그에게 김민석 박사와의 만남은 인연 그 이상의 의미를 갖는다.

"우수 박사후과정에 지원한 김민석 박사의 이력서를 보았습니다. 나노입자나 여러 형상의 나노 구조체를 합성해 응용하는 등 실험에 능한 친구였는데 아쉽게도 계산과학연구센터에 지원하지 않았더군요. 우리가 찾는 인재였고 놓치고 싶지 않았습니다. 우리와 함께하자고 제안했고 인연을 맺게 됐죠. (웃음)"

허 박사는 김 박사를 만나 계산과학을 통해 도출된 연구들을 실제 실험실로 옮겨내기 시작했다. 특히 김 박사는 연구자들이 흔히 다루기 어려운 나노 크기 관찰 특수한 현미경을 활용할 줄 알았는데 이번 연구에 큰 도움이 됐다. 실수로 만든 흰 가루의 정체를 낱낱이 파헤칠 수 있었던 것도 이런 준비가 있어 가능했다

촉매가 필요 없는 분야는 거의 없다. 허 박사가 촉매연구를 매력적으로 느끼는 이유기도 하다. 두 연구자는 수소연료전지 관련 백금촉매 상용화 연구를 시작으로 활용영역을 더 넓혀나갈 계획이다.  
김민석 박사는 "이산화탄소를 활용하는 기술에는 , 수소는 백금, 수소 흡착은 팔라듐이 촉매로 사용된다. 모두 고가의 소재기 때문에 적게 활용할 있는 기술을 만드는데 우리 기술이 활용될 있을 "이라며 "수소연료전지 구동에 우리기술을 사용할 있도록 연구 중이지만 수소생산부터 이산화탄소 감소를 위한 에너지 생산 다양한 분야에 도움이 있도록 연구·개발할 "이라고 말했다.

 

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한국과학기술연구원은 개인정보의 처리업무를 위탁하는 경우 다음의 내용이 포함된 문서에 의하여 처리하고 있습니다. - 위탁업무 수행 목적 외 개인정보의 처리 금지에 관한 사항 - 개인정보의 관리적·기술적 보호조치에 관한 사항 - 개인정보의 안전관리에 관한 사항 위탁업무의 목적 및 범위, 재위탁 제한에 관한 사항, 개인정보 안전성 확보 조치에 관한 사항, 위탁업무와 관련하여 보유하고 있는 개인정보의 관리현황점검 등 감독에 관한 사항, 수탁자가 준수하여야할 의무를 위반한 경우의 손해배상책임에 관한 사항 또한, 위탁하는 업무의 내용과 개인정보 처리업무를 위탁받아 처리하는 자(“수탁자”)에 대하여 해당 홈페이지에 공개하고 있습니다. 한국과학기술연구원은 원활한 개인정보 업무처리를 위하여 다음과 같이 개인정보 처리업무를 위탁하고 있습니다. [시스템 운영] - 수탁자 : ㈜워드앤코드 - 위탁업무내용 : 시스템 운영 및 유지보수 - 개인정보의 보유 및 이용기간 : KIST 견학 완료일로부터 1년 정보주체와 법정대리인이 권리·의무 및 그 행사방법 개인정보주체는 다음과 같은 권리를 행사 할 수 있으며, 만14세 미만 아동의 법정대리인은 그 아동의 개인정보에 대한 열람, 정정·삭제, 처리정지를 요구 할 수 있습니다. 또한, 개인정보주체가 개인정보 열람, 정정·삭제, 처리정지를 요구한 경우 처리요구를 받은 날로부터 10일 이내에 그 결과를 알려야 하며, 처리요구가 완료되기 전까지는 개인정보의 이용 및 제공을 제한하고 있습니다. 가. 개인정보 열람 요구 한국과학기술연구원에서 보유하고 있는 개인정보파일은 「개인정보보호법」제35조(개인정보의 열람)에 따라 자신의 개인정보에 대한 열람을 요구할 수 있습니다. 다만, 아래에 해당 하는 경우에는 법 제35조 5항에 의하여 열람을 제한할 수 있습니다. - 법률에 따라 열람이 금지되거나 제한되는 경우 - 다른 사람의 생명·신체를 해할 우려가 있거나 다른 사람의 재산과 그 밖의 이익을 부당하게 침해 할 우려가 있는 경우 - 공공기관이 다음 각 목의 어느 하나에 해당하는 업무를 수행할 때 중대한 지장을 초래하는 경우 1) 조세의 부과·징수 또는 환급에 관한 업무 2) 「초·중등교육법」및「고등교육법」에 따른 각급 학교,「평생교육법」에 따른 평생교육시설, 그 밖의 다른 법률에 따라 설치된 고등교육기관에서의 성적 평가 또는 입학자 선발에 관한 업무 3) 학력·기능 및 채용에 관한 시험, 자격 심사에 관한 업무 4) 보상금·급부금 산정 등에 대하여 진행 중인 평가 또는 판단에 관한 업무 5) 다른 법률에 따라 진행 중인 감사 및 조사에 관한 업무 나. 개인정보 정정·삭제 요구 한국과학기술연구원이 보유하고 있는 개인정보파일은 「개인정보보호법」제36조(개인정보의 정정·삭제)에 따라 정정·삭제를 요구할 수 있습니다. 다만, 다른 법령에서 그 개인정보가 수집 대상으로 명시되어 있는 경우에는 그 삭제를 요구할 수 없습니다. 다. 개인정보 처리정지 요구 한국과학기술연구원이 보유하고 있는 개인정보파일은 「개인정보보호법」 제37조(개인정보의 처리정지 등)에 따라 처리정지를 요구할 수 있습니다. 다만, 아래에 해당하는 경우에는 법 제37조 2항에 의하여 처리정지 요구가 거절될 수 있습니다. - 법률에 특별한 규정이 있거나 법령상 의무를 준수하기 위하여 불가피한 경우 - 다른 사람의 생명·신체를 해할 우려가 있거나 다른 사람의 재산과 그 밖의 이익을 부당하게 침해 할 우려가 있는 경우 - 공공기관이 개인정보를 처리하지 아니하면 다른 법률에서 정하는 소관 업무를 수행할 수 없는 경우 - 개인정보를 처리하지 아니하면 정보주체와 약정한 서비스를 제공하지 못하는 등 계약의 이행이 곤 란한 경우로서 정보주체가 그 계약의 해지 의사를 명확하게 밝히지 아니한 경우 개인정보의 파기 한국과학기술연구원은 원칙적으로 개인정보의 이용 목적이 만료되면 지체없이 파기합니다. 가. 파기 절차 - 개인정보는 목적 달성 후 즉시 또는 별도의 공간에 옮겨져 내부방침 및 기타 관련법령에 따라 일정기간 저장된 후 파기됩니다. 별도의 공간으로 옮겨진 개인정보는 법률에 의한 경우가 아니고서는 다른 목적으로 이용되지 않습니다. 나. 파기 방법 - 보유기간이 만료되었거나 개인정보의 처리목적달성, 해당 업무의 폐지 등 그 개인정보가 불필요하게 되었을 때에는 지체없이 파기합니다. 전자적 파일형태의 정보는 기록을 재생할 수 없는 기술적 방법을 사용합니다. 종이에 출력된 개인정보는 분쇄기로 분쇄하거나 소각을 통하여 파기합니다. 개인정보 안전성 확보 조치 한국과학기술연구원은 아래와 같이 개인정보의 안전성을 확보하기 위한 조치를 시행하고 있습니다. 가. 개인정보 취급직원의 최소화 및 교육 개인정보를 취급하는 직원은 반드시 필요한 인원에 한하여 지정 · 관리하고 있으며 취급직원을 대상으로 안전한 관리를 위한 교육을 실시하고 있습니다. 나. 개인정보에 대한 접근 제한 개인정보를 처리하는 데이터베이스시스템에 대한 접근권한의 부여·변경·말소를 통하여 개인정보에 대한 접근통제를 위해 필요한 조치를 하고 있으며 침입차단시스템을 이용하여 외부로부터의 무단 접근을 통제하고 있습니다. 다. 접속기록의 보관 개인정보처리시스템에 접속한 기록(웹 로그, 요약정보 등)을 최소 6개월 이상 보관·관리하고 있습니다. 라. 개인정보의 암호화 개인정보는 암호화 등을 통해 안전하게 저장 및 관리되고 있습니다. 또한, 중요한 데이터는 저장 및 전송 시 암호화하여 사용하는 등 별도 보안기능을 사용하고 있습니다. 마. 보안프로그램 설치 및 주기적 점검·갱신 해킹이나 컴퓨터 바이러스 등에 의한 개인정보 유출 및 훼손을 막기 위하여 보안프로그램을 설치하고 주기적으로 갱신·점검하고 있습니다. 바. 비인가자에 대한 출입 통제 개인정보를 보관하고 있는 개인정보시스템의 물리적 보관 장소를 별도로 두고 이에 대해 출입통제 절차를 수립, 운영하고 있습니다. 개인정보 자동수집 장치의 설치, 운영 및 거부에 관한 사항 ① 한국과학기술연구원은 이용자에게 개별적인 맞춤서비스를 제공하기 위해 이용정보를 저장하고 수시로 불러오는 ‘쿠기(cookie)’를 사용합니다. ② 쿠키는 웹사이트를 운영하는데 이용되는 서버(http)가 이용자의 컴퓨터 브라우저에게 보내는 소량의 정보이며 이용자의 PC 컴퓨터내의 하드디스크에 저장되기도 합니다. 가. 쿠키의 사용목적: 이용자가 방문한 각 서비스와 웹 사이트들에 대한 방문 및 이용형태, 인기 검색어, 보안접속 여부, 등을 파악하여 이용자에게 최적화된 정보 제공을 위해 사용됩니다. 나. 쿠키의 설치∙운영 및 거부 : 웹브라우저 상단의 도구>인터넷 옵션>개인정보 메뉴의 옵션 설정을 통해 쿠키 저장을 거부 할 수 있습니다. 다. 쿠키 저장을 거부할 경우 맞춤형 서비스 이용에 어려움이 발생할 수 있습니다. 개인정보 열람청구 - 정보주체는 개인정보 보호법 제35조에 따른 개인정보의 열람 청구를 아래의 부서에 할 수 있습니다. 한국과학기술연구원은 정보주체의 개인정보 열람청구가 신속하게 처리되도록 노력하겠습니다. ▶ 개인정보 열람청구 접수․처리 부서 부서명 : 홍보팀 담당자 : 임두리 연락처 : 02-958-6416 / two_ri@kist.re.kr - 정보주체는 제1항의 열람청구 접수․처리부서 이외에, 행정안전부의 ‘개인정보보호 종합지원 포털’ 웹사이트(www.privacy.go.kr)를 통하여서도 개인정보 열람청구를 하실 수 있습니다. ▶ 행정안전부 개인정보보호 종합지원 포털 → 개인정보 민원 → 개인정보 열람등 요구 (공공아이핀을 통한 실명인증 필요) 권익침해 구제방법 개인정보주체는 개인정보침해로 인한 피해를 구제 받기 위하여 개인정보 분쟁조정위원회, 한국인터넷진흥원 개인정보 침해신고센터 등에 분쟁해결이나 상담 등을 신청할 수 있습니다. ☞ 개인정보 분쟁조정위원회 : 1833-6972 (www.kopico.go.kr) ☞ 개인정보 침해신고센터 : (국번없이) 118 (privacy.kisa.or.kr) ☞ 대검찰청 사이버범죄수사단 : 02-3480-3571(cybercid@spo.go.kr) ☞ 경찰청 사이버안전국 : (국번없이) 182(cyberbureau.police.go.kr) 개인정보보호 책임자 및 담당자 연락처 개인정보보호책임자 및 담당자 연락처 개인정보 보호책임자 경영지원본부장 강구인 개인정보 보호담당자 사이버보안팀장 최연호/사이버보안팀 안종욱 개인정보취급자 부서명 : 홍보팀 담당자 : 임두리 연락처 : 02-958-6416, two_ri@kist.re.kr Fax.02-958-6149 개인정보처리방침의 변경 이 개인정보처리방침은 시행일로부터 적용되며, 법령 및 방침에 따른 변경내용의 추가, 삭제 및 정정이 있는 경우에는 가능한 변경사항의 시행 7일 전부터 공지사항을 통하여 고지할 것입니다. 단, 분야별로 관리되는 개인정보파일 수량 및 개인정보 보호책임자 변경 시는 고지를 생략합니다. ① 본 방침은 2020년 7월 1일부터 시행됩니다.

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