KIST,개원 46주년 기념식 개최 (2.10) 우리원은 개원 46주년을 맞이하여 2월 10일(목) 오전 10시 북문 개통식을 시작으로, 우리원 존슨강당에서 유영숙 환경부 장관, 김건 기초기술연구회 이사장, 박상대 과총 이사장 등 외빈과 직원 500여명이 참석한 가운데 개원기념식을 개최했다. 이 날 우리원은 KIST의 과학자의 하루를 담은 CF 영상을 상영하고, KIST인 상, 우수연구개발팀상 등 시상과 감사패 증정이 이어졌다. 문길주 원장은 사회적 이슈를 해결하는 융합연구 수행과 GTC를 KIST에서 시작해 홍릉이 다시금 과학기술의 메카로 자리잡을 수 있도록 선도하여 “창립 50주년을 목표로 세계적인 경쟁력을 갖출 수 있는 비전과 규모를 가지고 발전해 나가야한다”고 강조했다. 아울러, 행사 직 후 문 원장, 외빈들은 KIST 국새 제작과정과 KIST SMART WALL Display 전시를 관람했다. 오후에는 우수연구지원팀상, 장기근속포상 등 시상이 이어졌으며 소망나무 Tree에서 직원들의 소원을 추첨하여 문화상품권을 선물하는 시간을 가졌다. 창립 45주년 기념사의 전문은 아래와 같다. 존경하는 유영숙 환경부 장관님, 김 건 기초기술연구회 이사장님, 박상대 과총 이사장님, 주한 외국 대사님과 대학총장님, 그리고 정부출연연구기관 기관장님을 비롯한 내외 귀빈 여러분과 KIST 동문 및 가족 여러분! 오늘 KIST의 46번째 창립기념일을 축하하기 위해 이 추운 날, 바쁘신 일정에도 불구하고 이 자리에 참석해주신 모든 분들께 감사드립니다. 세간의 화제였던 ‘아프니까 청춘이다’라는 책에서 김난도 교수는 여든 인생을 24시간에 비유했습니다. 그렇게 계산해 보면, 오늘 46년이 된 KIST의 시계는 정확히 오후 1시48분을 가리키고 있습니다. 오전 시간의 KIST가 대한민국의 근대화란 목표를 위해 열심히 뛰어왔다면, 오후 1시48분의 우리는 세계를 향해 전진하는 KIST가 되기 위해 힘찬 도약을 준비해야 할 시간을 맞고 있습니다. 작년 한 해 우리는 많은 성과를 올렸습니다. 다가올 미래를 대비하기 위해 출범한 2개의 강소형 뇌과학, 의공학 연구소가 성공적으로 제자리를 잡았으며, KIST가 개발한 에너지, 로봇분야 기술을 미국 듀퐁사와 이탈리아 벤처기업에 수출하는 등 KIST의 연구성과가 세계로 진출하고 있습니다. 올 해 초에는 국가와 세계가 필요로 하는 연구를 수행하기 위해 미래 도시의 환경과 에너지 문제를 동시에 해결함으로써 개발도상국과 선진국을 리드할 수 있는 녹색도시기술연구소를 출범시켰습니다. 또, 새로운 차원의 수치 해석과 컴퓨팅 기술을 이용해 실험시간을 획기적으로 단축하고, 연구의 결과를 좀더 빨리 예측할 수 있는 다원물질융합연구소를 새롭게 출범시켰습니다. 사회적 이슈를 해결하는 융합연구를 수행함으로써 사회 ‧ 경제적 요구에 선제적으로 대응하는 출연연의 새로운 모델을 완성해 나갈 것입니다. 또 국가 녹색성장 기술 R&D를 총괄하는 GTC를 KIST에서 시작하여 이곳 홍릉과학단지에 자리 잡도록 할 계획입니다. 이를 통해 홍릉이 다시금 과학기술의 메카로 자리 잡을 수 있도록 선도해 나가겠습니다. 앞으로 우리가 명실공히 세계를 선도하는 최고의 연구소가 되기 위해서는 우선 임계규모로 연구인력을 늘려야 합니다. 이와함께 선택과 집중으로 연구과제의 숫자를 줄여야 합니다. 각 분야를 선도하는 해외 연구소들을 살펴보면 임계규모를 갖추고 장기적인 Plan이 있어야 경쟁력 있는 연구가 가능하다는 것은 부인할 수 없는 사실입니다. 우리는 이제 창립 50주년을 목표로 세계적인 경쟁력을 갖출 수 있는 비전과 규모를 가지고 발전해나가야 합니다. 본원과 강릉분원, 전북분원 모두 지역사회에 기여하며, 각자의 전문분야에서 세계적인 연구소로 발전해야 할 것입니다. 여러분! 저는 올 초 신년사에서 자본주의 4.0에 참여하기 위한 활동의 일환으로 전 직원의 연봉 1% 기부 운동을 제안한 바 있습니다. 그런데, 한 달도 되지 않아 연발협, 노동조합, 여직원회, 여성과학자협의회, 한솔회 등 KIST의 모든 구성원들이 동참의사를 밝혔습니다. 그래서, 그 분들과 함께 ‘KIST 과학나눔 재단’을 설립하여 다음과 같은 일을 하기로 뜻을 모았습니다. 앞으로 우리는 4년 동안 직원들의 기부와 외부 모금을 통해 118억 규모의 기금을 조성하고자 합니다. 완성을 의미하는 100과 KIST를 시작한 18명의 과학자를 의미하는 금액을 기금으로 조성코자 하는 것입니다. KIST 구성원들이 조성한 기금으로 1) 청소년들이 미래 과학도를 꿈꿀 수 있는 장학금을 조성하고, 2) 개발도상국에 KIST와 같은 연구소를 설립해 세계의 발전에 이바지하며, 3) KIST 50주년 기념관을 건설하고자 합니다. 이것은 어떠한 이해관계도 얽혀 있지 않은 순수한 의미의 활동으로 앞으로 이와 관련한 세부적인 논의를 모든 구성원들이 참여하는 추진위원회를 통해 진행할 예정입니다. KIST 가족 여러분! 올 해 KIST를 비롯한 많은 정부출연연구기관은 큰 변화를 앞두고 있습니다. 이번에 우리가 마주할 변화는 과거 예측이 가능했던 점진적인 변화와는 달리 급격한 변화라는 점에서 큰 차이가 있습니다. 지금 여러분들이 느끼는 불안과 답답한 심정은 기관장이 아닌 KIST 구성원의 한 사람으로서 충분히 이해하고도 남습니다. 하지만, 우리는 이러한 변화가 지금 오후 1시48분에 서 있는 KIST에게 새로운 지표를 제시할 수 있는 기회를 주고, 다시금 과학기술계를 선도하는 중심에 설 수 있게 하는 계기가 될 수 있다는 꿈과 희망을 가져야 합니다. 우리 앞에 다가올 변화에 대처하고 위기를 기회로 바꾸기 위해서는 굳건한 의지와 자신감, 용기가 필요합니다. 우리가 지금껏 해온 일들을 다시금 정비하며 새로운 길을 열어가는 것이 지금 우리가 해야 할 일입니다. KIST 구성원 모두가 더 크게 도약할 수 있는 여기 계신 분들께서 도와주시고 격려해 주시기 바랍니다. 우리에게는 저력이 있습니다. 또한, 우리에게는 많은 동문들이 있습니다. 그 저력과 동문들의 힘을 바탕으로 우리 앞에 닥친 위기를 슬기롭게 헤쳐나가도록 노력하겠습니다. 끝으로 오늘 창립 46주년을 맞이하여, 각종 상을 수상하신 모든 분들께 축하드리며, 보이지 않는 곳에서 KIST의 발전을 위해 늘 애쓰고 계신 분들께도 감사와 격려를 보냅니다. 오늘날 KIST가 이렇게 굳건히 존재하는 것은 여러분들 한 분, 한 분의 헌신적인 노력이 있었기에 가능하다는 것을 저는 너무나도 잘 알고 있습니다. 특별히 수상하신 많은 분들 가운데 올 해 처음으로 KIST가 제정한 특별상을 수상하신 동문 두 분을 소개해 드리겠습니다. 먼저 아름다운 기부상을 수상하신 이화여대 김용표 교수님이십니다. 김 교수님은 지난 수년 동안 매월 KIST에 발전기금을 기부하고 계십니다. 또 다른 한 분은 자랑스러운 동문상을 수상하신 주식회사 레이저옵텍의 주홍 대표이사님이십니다. 대표적인 KIST 출신 벤처기업인이신 주 대표님은 올해부터 매년 당기순이익의 1%를 KIST에 기부해주시기로 하셨습니다. KIST에 대한 두 분의 큰 사랑에 감사드립니다. 다시 한 번, 바쁘신 일정에도 KIST 생일을 축하해 주시기 위해 참석해 주신 김 건 기초기술연구회 이사장님, 내외 귀빈 여러분, 동문 여러분께 KIST 가족 모두를 대신하여 감사를 드립니다. 오늘 이 자리에 참석해 주신 모든 분들의 건강과 행복을 기원합니다. 감사합니다. 2012년 2월 10일 한국과학기술연구원 원장 문 길 주

우리 원은 개원 48주년을 맞이하여 2월 10일(월) 오후 3시, 성북구 하월곡동 본원에서 기초기술연구회 김 건 이사장 , 미래창조과학부 이상목 제 1차관 등 외빈과 직원 500여명이 참석한 가운데 개원기념식을 개최했다. 이병권 원장 직무대행은 “지난 48년간 많은 연구자들이 밤을 지새워 대한민국의 발전과 KIST의 오늘을 일궈냈다”고 말하며 연구에 힘쓰는 과학기술인의 노력에 감사를 표명했다. 그는 과학기술인이 새로운 역사를 준비하는 핵심으로서 역할을 다해야 한다며 이를 위한 과학기술인의 세 가지 소명을 강조했다. 첫째는, 융·복합 연구 및 중소기업 지원을 통하여 창조경제가 구체적 결실을 맺는데 과학기술이 기반이 되어야 한다는 것이다. 둘째는 국가 씽크탱크로서 문화와 과학을 아울러온 홍릉단지의 미래에 대해 고민하고 창조경제의 발원지가 될 수 있도록 노력해야 한다고 말했다. 마지막으로 V-KIST 설립, 스위스와의 협력 증진 등 우리 원이 글로벌 선도기관으로서 창조적 과학기술의 메카가 되도록 역량을 기울여야 한다는 것이다. 1966년 2월 10일에 개원한 우리 원은, 지난 반세기 동안 선진기술 개량, 첨단 핵심기술 개발, 기초·원천기술 개발 등 시대의 요구에 부합하는 국가 R&D의 선도자 역할을 수행해 왔다. 2016년 개원 50주년을 앞두고 우리 원은 시대적 도전을 위해 과거의 껍질을 벗어던지고 새롭게 노력하겠다는 목표를 밝혔다.

한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)은 개원 49주년을 맞이하여 2월 10일(화) 오전 11시, 성북구 하월곡동 본원에서 주요 외빈과 임직원 약 500여명이 참석한 가운데 개원기념식을 개최했다고 밝혔다. 이병권 원장은 “시대의 요구와 국민의 눈높이에서 새로운 미래 연구테마를 발굴하고 국가와 국민이 체감하는 성과를 창출하기 위해 R&D 혁신을 선도하겠다”며 미래 50년을 위한 KIST의 새로운 역할을 제시하였다. 내년 개원 50주년을 앞둔 KIST는 이날 행사에서 50주년 엠블렘 선포식과 우수 부서 및 직원에 대한 시상식도 함께 열었다. KIST는 이러한 R&D 혁신을 위해 지난 1월 차세대 반도체, 로봇？미디어 연구소를 출범시키고 및 연구사업 운영체계, 평가방식을 개선하는 등 R&D 혁신에 역량을 모으고 있다. 또한 우리나라 과학기술이 처음 뿌리 내린 홍릉이 재도약할 수 있도록 정부의 홍릉지역 ‘글로벌 창조지식과학 단지’ 추진을 적극 지원할 계획이다. 한편, KIST는 출연연구소는 물론 대학과 기업까지 아우르는 융합？협력의 플랫폼 역할을 수행하기 위해 화합과 상생의 리더십을 발휘하고, V-KIST 사업 등의 후발국의 미래 희망을 만드는 일에도 적극 동참하고 있다. 1966년 2월 10일에 개원한 KIST는, 지난 반세기 동안 선진기술 개량, 첨단 핵심기술 개발, 기초？원천기술 개발 등 시대의 요구에 부합하는 국가 R&D 선도자 역할을 수행해 왔다. 2016년 설립 50주년을 맞이하는 KIST는 대한민국을 넘어 세계 속의 KIST로 성장하기 위해 미래 50년 새로운 도전을 준비하고 있다.

한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)과 경희대학교(총장 조인원)가 12월 17일(수) KIST 서울 홍릉 본원에서 포괄 협력 협정을 체결했다. KIST와 경희대는 과학기술 인재양성과 산학연 동반성장을 위해 교육·연구 등 학술분야 전반에 걸쳐 협력을 강화하고, 융합적 문제해결 능력을 겸비한 과학기술인재 육성을 위해 대학원 과정으로 ‘융합과학기술학과’를 설치하기로 했다고 밝혔다. KIST는 1990년부터 고려대를 시작으로 국내 15개 대학과 학연협정을 체결하여 그 동안 약 2,000여명의 고급 과학기술인력을 배출한 바 있다. KIST 이병권 원장은 “이번 협정체결을 계기로 경희대학교와 공동으로 융합적 문제해결 능력을 겸비한 창조적 과학기술인재를 육성하여 국가과학기술발전에 기여하고 아울러 창조경제 확산에 일조하겠다”고 밝혔다.

미래기술연구소 (소장․노형민) 계산과학센터는 9월 12일부터 16일까지 재료전산모사 분야에서 아시아 지역 연구자들 간의 네트워크를 구축하고 협력 활동을 촉진하고자 제4회 계산재료과학 아시아 컨소시움 학술대회(ACCMS-4)를 개최하였다. ACCMS-4 학술대회는 2000년 요시유키 가와조에 도호쿠대학 교수, 빙링구 칭화대학교 현 총장, 구어 다스 인도 IACS 교수에 의해 발족되어 2001년부터 격년으로 인도, 러시아, 중국에서 학회가 개최되었으며, 올해는 KIST 계산과학센터가 주관하여 KIST 국제협력관에서 개최하게 되었다. (http://accms-4.kist.re.kr) 특히 금번 학술대회는 학회의장인 서울대 임지순 교수와 사무총장을 맡은 우리 원 이광렬 박사를 주축으로 표준연, 화학연, 과기원, 포항공대, 연세대, 이화여대, 단국대, 서울대, 삼성종기원, 인실리코텍 등 국내 산학연 연구자들이 함께 협력하여 개최했다는 점에서 특별한 의미를 가지고 있다. 9월 12일에는 제일원리 계산 및 분자동역학 모사 분야의 세계적인 연구자를 강사로 초빙하여 튜토리알을 개최하였으며 두 강의에 80 여명의 국내외 연구자들이 참석하는 큰 성황을 이루었다. < 9월 12일 short course 기념사진 > 9월 13일의 개회식에는 임지순 의장과 금동화 원장께서 개회사 및 축사를 해 주셨으며, 개회식 직후 4일간에 걸친 학술대회가 진행되었다. 금번 학술대회에서는 아시아 및 구미 16개국에서 약 200명의 연구자가 참석하여 계산방법론, 나노소자 및 스핀트로닉스, 나노클러스터 나노선 나노튜브, 나노 바이오 시스템, 에너지용 나노소재, 표면 및 박막, 재료 구조 모사, 차세대 전자소자용 산화물, 산업응용을 위한 다차원 전산모사 등 9개 주제로 총 172 편의 논문이 발표되었으며, 굳은 날씨와 주말의 학회임에도 불구하고 마지막 날까지 참석자들 간에 활발한 토론이 진행되었다. 금번 대규모 국제학술대회를 국내에서 개최함으로써 나노기술분야에서 계산과학의 역할을 국내에 널리 알리는 것은 물론 이 분야에 집중된 세계적인 연구 열기를 전달할 수 있었다. 특히, 우리 원의 계산과학센터가 본 대회를 주관함으로써 계산과학 분야의 국내외 연구자들을 결집할 수 있는 구심점 역할을 하게 될 것으로 기대된다.

우리 원은 미래 과학자의 꿈을 키우고, 실제 연구현장을 체험할 수 있는 고교생 Summer Internship Program을 7월 26일 처음으로 시행했다. KIST는 그동안 연구실 별로 대학 및 대학원생들을 대상으로 인턴 제도를 운영해 왔으나, 이공계를 희망하는 고교생의 경우에도 자신의 진로 선택을 위해 인턴 제도에 대한 수요가 있다고 판단하고, 규정개정을 통해 고교생까지 인턴 제도의 대상을 확대했다. 한홍택 원장은 취임 이후 줄곧 KIST의 “과학기술 문화의 확산자” 역할을 강조하고 있으며, 이번 인턴십 아이디어는 UCLA 교수로 재직 시 자신의 경험에서 비롯된 것이다. 한 원장은“인생의 진로를 정하지 못하고 방황하던 지인의 딸이 연구실 생활을 경험한 후에 망설임 없이 이공계로 진로를 결정한 적이 있었다.”며, “이번 인턴십에 참가한 학생들 가운데 한 사람이라도 그 같은 경험을 할 수 있다면 의미 있는 일일 것”이라고 말했다. 사실 우리 원은 그 동안 과학탐방 프로그램, KIST-고려대 청소년 과학스쿨 등 과학문화 확산 활동을 지속적으로 추진해 왔다. 하지만, 이번에 시작되는 인턴십 프로그램은 몇 시간 혹은 하루 정도의 단기간 체험이 아니라 3주라는 시간 동안 한 실험실에 배치되어 멘토 연구원의 지도 아래 직접 연구현장을 생생히 경험할 수 있다는 점이 기존의 체험 프로그램과는 차별되는 부분이다. 인턴십에 참가하는 37명의 고교생 가운데는 방학을 맞아 일시 귀국한 미국 교포학생도 2명 포함되어 있다. 이들은 26일 오후 2시부터 서울 성북구 하월곡동 본원에서 개최된 오리엔테이션을 받았으며, 27일부터 각 연구실로 배치되어 연수를 받을 예정이다. 신경호 본부장(국제․교육협력본부)은 “이번 여름방학 인턴십 프로그램은 시범적으로 운영되는 것으로 그 성과를 지켜본 후, 겨울방학 또는 내년 이후에는 인터넷 공모 등을 통해 본격적으로 확대해 나갈 예정”이라고 밝혔다. 우리 원은 이번 프로그램 운영을 통해 실험실에서 벗어나 국민에게 다가가는 ‘열린 연구소’가 되겠다는 한 원장의 목표에 한 걸음 다가갈 수 있을 것으로 기대하고 있다.

KIST, 고효율·저가형 촉매 원천기술 개발로 수소에너지 상용화에 기여 - 고가의 귀금속 촉매 대체할 저렴한 니켈계 촉매 사용으로 수소 에너지 경제성 향상 - 친환경 물 분해과정을 통한 수소에너지 상용화 및 보급화에 기여 친환경에너지인 수소를 만들기 위해 전 세계적으로 다양한 연구가 진행 중이다. 국내 연구진이 물의 전기분해방법으로 수소를 만드는 데 필요한 촉매의 원료를 저렴하고 내구성이 높은 니켈계 화합물로 제작하는 기술을 개발했다. 기존에 사용했던 고가의 귀금속 촉매 비용보다 약 100배 저렴하고 성능은 거의 동일하여 수소 에너지 상용화에 한발짝 더 가까워질 전망이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 국가기반기술연구본부 연료전지연구센터 유성종 박사와 KIST 한-인도협력센터 이승철 박사는 물 분해를 통한 수소 발생 반응과정에서 고결정성 인화니켈 나노선 화합물을 전극 촉매로 사용, 귀금속 촉매보다 가격을 획기적으로 낮추면서 내구성이 높고 성능이 뛰어난 새로운 촉매를 개발하는데 성공했다고 밝혔다. 수소에너지는 채굴량 한계 및 지역 편재성이 없고, 환경 친화적이기 때문에 차세대 에너지로 각광받는 에너지원이다. 하지만 상용화를 위해서 몇 가지 걸림돌이 있다. 첫째로 현재 많이 사용되고 있는 수소에너지 발전 방식은 물의 전기분해를 통해 수소를 발생시키는 ‘수소 스테이션’ 방법이다. 이 방법은 고순도의 수소를 환경파괴 없이 생산할 수 있지만 웬만한 건물 크기에 맞먹는 대용량 수조가 필요해 도심의 에너지 공급원으로 사용하기 위한 전극의 소형화가 필요하다. 둘째, 전지의 +극인 산소 발생용 전극 재료로는 이리듐 및 루테늄 계열의 귀금속 촉매가, -극인 수소 발생 전극 재료로는 백금이 각각 사용되고 있는데 비용이 높기 때문에 이를 대체하는 값 싼 재료의 개발이 요구된다. 셋째, 현재까지는 백금 촉매가 물을 수소로 전환시키는데 가장 효과적이라고 알려져 있었지만 비싼 가격과 낮은 안정성 문제 때문에 한계에 봉착해 있었다. 니켈계 금속 또는 화합물 촉매의 경우는 백금 촉매에 비해 과전압이 많이 필요로 하여, 가격적인 면의 이점(백금 가격의 1/100)에도 불구하고 주목을 받지 못하고 있었다. 연구팀은 기존 희소 금속인 백금 기반의 촉매보다 뛰어난 고효율, 저가형 촉매 제조를 위해 니켈계 화합물의 일종인 인화니켈의 고효율 반응 가능성에 주목하였다. 이에 연구팀은 양자역학 계산기법을 활용, 인화니켈을 나노선(nanowire)으로 성장시키는 기술을 개발하였다. 연구팀이 개발한 단결정 인화니켈 나노선은 표면에서 니켈 금속과 인의 강한 상호 작용을 통해 니켈금속의 전자 구조를 변형시켜 수소 발생 반응을 극대화시켰음을 보여주었으며 이는 유무기 복합체 사이의 전하 전달이 매우 중요한 역할을 한다는 것을 싱크로트론 X-ray로 세계 최초로 밝혔다. 이는 또한, 물로부터 수소를 발생시키는 경우 니켈계 금속 촉매에서 필요한 과전압보다 60% 더 낮은 과전압에서 고효율로 생산할 수 있음을 보여줌과 동시에 뛰어난 내구성으로 높은 전류와 전압조건에서 운행된 12시간 동안의 물 분해 실험에서 성능이 거의 감소되지 않았다. 이 실험은 새로운 촉매가 기존의 니켈 산화물 촉매와 귀금속계 촉매보다 내구성이 우수함을 입증한 것이다. 특히 인화니켈 나노선 촉매는 단위 면적당 높은 반응성을 보여 현재까지 보고된 니켈계 촉매들의 성능 중 최고 수준이다. KIST 유성종 박사는 “미래 청정에너지에 대한 관심이 높아지는 가운데 재생에너지로서 물을 수소와 같은 화학에너지로 변환하는 기술의 상용화는 중요한 이슈가 되고 있다.”라며, “그런 의미에서 이번 연구는 수소에너지 상용화를 한 발 앞당겼다는데 큰 의의가 있다”고 말했다. 본 연구는 KIST 기관고유 연구사업과 미래창조과학부(장관 최양희)의 글로벌프론티어사업과 한국연구재단 중견연구자지원사업 그리고 한인도협력센터 GKP (Global Knowledge Platform) 사업을 통해 수행되었으며 연구결과는 에너지 및 나노 분야의 국제 저명 학술지인 Nano Energy (IF: 11.553) 8월호에 게재되었다. 더욱이, 해당 연구결과는 국내특허 출원 및 해외 특허 출원도 진행 중에 있다. * (논문명) Rationalization of electrocatalysis of nickel phosphide nanowires for efficient hydrogen production - (제1저자) 한국과학기술연구원 정영훈 박사 - (교신저자) 한국과학기술연구원 유성종 박사, 이승철 박사 <그림자료> <그림1> 인화니켈 나노선 촉매를 통한 고효율 수소 발생 반응 스킴. 인화니켈 나노선은 백금과 맞먹는 수준의 수소 발생 능력을 가진 물질이다. <그림2> 고효율, 저가 촉매 제조를 위해 인화니켈을 나노 선으로 성장시키는 과정 및 반응 사이트 분석 <그림 3> 인화니켈 나노선에서 양자역학적 계산을 통한 반응 메커니즘 분석 및 싱크로트론 X-ray로 촉매 전자 구조 분석

KIST, 고효율·저가형 촉매 원천기술 개발로 수소에너지 상용화에 기여 - 고가의 귀금속 촉매 대체할 저렴한 니켈계 촉매 사용으로 수소 에너지 경제성 향상 - 친환경 물 분해과정을 통한 수소에너지 상용화 및 보급화에 기여 친환경에너지인 수소를 만들기 위해 전 세계적으로 다양한 연구가 진행 중이다. 국내 연구진이 물의 전기분해방법으로 수소를 만드는 데 필요한 촉매의 원료를 저렴하고 내구성이 높은 니켈계 화합물로 제작하는 기술을 개발했다. 기존에 사용했던 고가의 귀금속 촉매 비용보다 약 100배 저렴하고 성능은 거의 동일하여 수소 에너지 상용화에 한발짝 더 가까워질 전망이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 국가기반기술연구본부 연료전지연구센터 유성종 박사와 KIST 한-인도협력센터 이승철 박사는 물 분해를 통한 수소 발생 반응과정에서 고결정성 인화니켈 나노선 화합물을 전극 촉매로 사용, 귀금속 촉매보다 가격을 획기적으로 낮추면서 내구성이 높고 성능이 뛰어난 새로운 촉매를 개발하는데 성공했다고 밝혔다. 수소에너지는 채굴량 한계 및 지역 편재성이 없고, 환경 친화적이기 때문에 차세대 에너지로 각광받는 에너지원이다. 하지만 상용화를 위해서 몇 가지 걸림돌이 있다. 첫째로 현재 많이 사용되고 있는 수소에너지 발전 방식은 물의 전기분해를 통해 수소를 발생시키는 ‘수소 스테이션’ 방법이다. 이 방법은 고순도의 수소를 환경파괴 없이 생산할 수 있지만 웬만한 건물 크기에 맞먹는 대용량 수조가 필요해 도심의 에너지 공급원으로 사용하기 위한 전극의 소형화가 필요하다. 둘째, 전지의 +극인 산소 발생용 전극 재료로는 이리듐 및 루테늄 계열의 귀금속 촉매가, -극인 수소 발생 전극 재료로는 백금이 각각 사용되고 있는데 비용이 높기 때문에 이를 대체하는 값 싼 재료의 개발이 요구된다. 셋째, 현재까지는 백금 촉매가 물을 수소로 전환시키는데 가장 효과적이라고 알려져 있었지만 비싼 가격과 낮은 안정성 문제 때문에 한계에 봉착해 있었다. 니켈계 금속 또는 화합물 촉매의 경우는 백금 촉매에 비해 과전압이 많이 필요로 하여, 가격적인 면의 이점(백금 가격의 1/100)에도 불구하고 주목을 받지 못하고 있었다. 연구팀은 기존 희소 금속인 백금 기반의 촉매보다 뛰어난 고효율, 저가형 촉매 제조를 위해 니켈계 화합물의 일종인 인화니켈의 고효율 반응 가능성에 주목하였다. 이에 연구팀은 양자역학 계산기법을 활용, 인화니켈을 나노선(nanowire)으로 성장시키는 기술을 개발하였다. 연구팀이 개발한 단결정 인화니켈 나노선은 표면에서 니켈 금속과 인의 강한 상호 작용을 통해 니켈금속의 전자 구조를 변형시켜 수소 발생 반응을 극대화시켰음을 보여주었으며 이는 유무기 복합체 사이의 전하 전달이 매우 중요한 역할을 한다는 것을 싱크로트론 X-ray로 세계 최초로 밝혔다. 이는 또한, 물로부터 수소를 발생시키는 경우 니켈계 금속 촉매에서 필요한 과전압보다 60% 더 낮은 과전압에서 고효율로 생산할 수 있음을 보여줌과 동시에 뛰어난 내구성으로 높은 전류와 전압조건에서 운행된 12시간 동안의 물 분해 실험에서 성능이 거의 감소되지 않았다. 이 실험은 새로운 촉매가 기존의 니켈 산화물 촉매와 귀금속계 촉매보다 내구성이 우수함을 입증한 것이다. 특히 인화니켈 나노선 촉매는 단위 면적당 높은 반응성을 보여 현재까지 보고된 니켈계 촉매들의 성능 중 최고 수준이다. KIST 유성종 박사는 “미래 청정에너지에 대한 관심이 높아지는 가운데 재생에너지로서 물을 수소와 같은 화학에너지로 변환하는 기술의 상용화는 중요한 이슈가 되고 있다.”라며, “그런 의미에서 이번 연구는 수소에너지 상용화를 한 발 앞당겼다는데 큰 의의가 있다”고 말했다. 본 연구는 KIST 기관고유 연구사업과 미래창조과학부(장관 최양희)의 글로벌프론티어사업과 한국연구재단 중견연구자지원사업 그리고 한인도협력센터 GKP (Global Knowledge Platform) 사업을 통해 수행되었으며 연구결과는 에너지 및 나노 분야의 국제 저명 학술지인 Nano Energy (IF: 11.553) 8월호에 게재되었다. 더욱이, 해당 연구결과는 국내특허 출원 및 해외 특허 출원도 진행 중에 있다. * (논문명) Rationalization of electrocatalysis of nickel phosphide nanowires for efficient hydrogen production - (제1저자) 한국과학기술연구원 정영훈 박사 - (교신저자) 한국과학기술연구원 유성종 박사, 이승철 박사 <그림자료> <그림1> 인화니켈 나노선 촉매를 통한 고효율 수소 발생 반응 스킴. 인화니켈 나노선은 백금과 맞먹는 수준의 수소 발생 능력을 가진 물질이다. <그림2> 고효율, 저가 촉매 제조를 위해 인화니켈을 나노 선으로 성장시키는 과정 및 반응 사이트 분석 <그림 3> 인화니켈 나노선에서 양자역학적 계산을 통한 반응 메커니즘 분석 및 싱크로트론 X-ray로 촉매 전자 구조 분석

KIST, 고효율·저가형 촉매 원천기술 개발로 수소에너지 상용화에 기여 - 고가의 귀금속 촉매 대체할 저렴한 니켈계 촉매 사용으로 수소 에너지 경제성 향상 - 친환경 물 분해과정을 통한 수소에너지 상용화 및 보급화에 기여 친환경에너지인 수소를 만들기 위해 전 세계적으로 다양한 연구가 진행 중이다. 국내 연구진이 물의 전기분해방법으로 수소를 만드는 데 필요한 촉매의 원료를 저렴하고 내구성이 높은 니켈계 화합물로 제작하는 기술을 개발했다. 기존에 사용했던 고가의 귀금속 촉매 비용보다 약 100배 저렴하고 성능은 거의 동일하여 수소 에너지 상용화에 한발짝 더 가까워질 전망이다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 국가기반기술연구본부 연료전지연구센터 유성종 박사와 KIST 한-인도협력센터 이승철 박사는 물 분해를 통한 수소 발생 반응과정에서 고결정성 인화니켈 나노선 화합물을 전극 촉매로 사용, 귀금속 촉매보다 가격을 획기적으로 낮추면서 내구성이 높고 성능이 뛰어난 새로운 촉매를 개발하는데 성공했다고 밝혔다. 수소에너지는 채굴량 한계 및 지역 편재성이 없고, 환경 친화적이기 때문에 차세대 에너지로 각광받는 에너지원이다. 하지만 상용화를 위해서 몇 가지 걸림돌이 있다. 첫째로 현재 많이 사용되고 있는 수소에너지 발전 방식은 물의 전기분해를 통해 수소를 발생시키는 ‘수소 스테이션’ 방법이다. 이 방법은 고순도의 수소를 환경파괴 없이 생산할 수 있지만 웬만한 건물 크기에 맞먹는 대용량 수조가 필요해 도심의 에너지 공급원으로 사용하기 위한 전극의 소형화가 필요하다. 둘째, 전지의 +극인 산소 발생용 전극 재료로는 이리듐 및 루테늄 계열의 귀금속 촉매가, -극인 수소 발생 전극 재료로는 백금이 각각 사용되고 있는데 비용이 높기 때문에 이를 대체하는 값 싼 재료의 개발이 요구된다. 셋째, 현재까지는 백금 촉매가 물을 수소로 전환시키는데 가장 효과적이라고 알려져 있었지만 비싼 가격과 낮은 안정성 문제 때문에 한계에 봉착해 있었다. 니켈계 금속 또는 화합물 촉매의 경우는 백금 촉매에 비해 과전압이 많이 필요로 하여, 가격적인 면의 이점(백금 가격의 1/100)에도 불구하고 주목을 받지 못하고 있었다. 연구팀은 기존 희소 금속인 백금 기반의 촉매보다 뛰어난 고효율, 저가형 촉매 제조를 위해 니켈계 화합물의 일종인 인화니켈의 고효율 반응 가능성에 주목하였다. 이에 연구팀은 양자역학 계산기법을 활용, 인화니켈을 나노선(nanowire)으로 성장시키는 기술을 개발하였다. 연구팀이 개발한 단결정 인화니켈 나노선은 표면에서 니켈 금속과 인의 강한 상호 작용을 통해 니켈금속의 전자 구조를 변형시켜 수소 발생 반응을 극대화시켰음을 보여주었으며 이는 유무기 복합체 사이의 전하 전달이 매우 중요한 역할을 한다는 것을 싱크로트론 X-ray로 세계 최초로 밝혔다. 이는 또한, 물로부터 수소를 발생시키는 경우 니켈계 금속 촉매에서 필요한 과전압보다 60% 더 낮은 과전압에서 고효율로 생산할 수 있음을 보여줌과 동시에 뛰어난 내구성으로 높은 전류와 전압조건에서 운행된 12시간 동안의 물 분해 실험에서 성능이 거의 감소되지 않았다. 이 실험은 새로운 촉매가 기존의 니켈 산화물 촉매와 귀금속계 촉매보다 내구성이 우수함을 입증한 것이다. 특히 인화니켈 나노선 촉매는 단위 면적당 높은 반응성을 보여 현재까지 보고된 니켈계 촉매들의 성능 중 최고 수준이다. KIST 유성종 박사는 “미래 청정에너지에 대한 관심이 높아지는 가운데 재생에너지로서 물을 수소와 같은 화학에너지로 변환하는 기술의 상용화는 중요한 이슈가 되고 있다.”라며, “그런 의미에서 이번 연구는 수소에너지 상용화를 한 발 앞당겼다는데 큰 의의가 있다”고 말했다. 본 연구는 KIST 기관고유 연구사업과 미래창조과학부(장관 최양희)의 글로벌프론티어사업과 한국연구재단 중견연구자지원사업 그리고 한인도협력센터 GKP (Global Knowledge Platform) 사업을 통해 수행되었으며 연구결과는 에너지 및 나노 분야의 국제 저명 학술지인 Nano Energy (IF: 11.553) 8월호에 게재되었다. 더욱이, 해당 연구결과는 국내특허 출원 및 해외 특허 출원도 진행 중에 있다. * (논문명) Rationalization of electrocatalysis of nickel phosphide nanowires for efficient hydrogen production - (제1저자) 한국과학기술연구원 정영훈 박사 - (교신저자) 한국과학기술연구원 유성종 박사, 이승철 박사 <그림자료> <그림1> 인화니켈 나노선 촉매를 통한 고효율 수소 발생 반응 스킴. 인화니켈 나노선은 백금과 맞먹는 수준의 수소 발생 능력을 가진 물질이다. <그림2> 고효율, 저가 촉매 제조를 위해 인화니켈을 나노 선으로 성장시키는 과정 및 반응 사이트 분석 <그림 3> 인화니켈 나노선에서 양자역학적 계산을 통한 반응 메커니즘 분석 및 싱크로트론 X-ray로 촉매 전자 구조 분석