【 베이징=정지우 특파원】 28나노(㎚, 10억분의 1m) 반도체에 대한 대중국 제재가 '전략적 구멍'이 되고 있다는 미국 의회조사국(CRS)이 지적이 나왔다. 또 미국 대형 반도체 제조사는 당국 조치에 비협조적이라는 보도도 있다. 미국의 중국 반도체 견제가 '삐걱'거리는 형국이다. 9일(현지시간) CRS 홈페이지에 따르면 연구진은 '글로벌 맥락에서 본 반도체 및 반도체법(CHIPS Act)' 보고서를 통해 중국 정부가 28나노 반도체에 대한 투자를 촉진하는 정책을 쓰고 있다면서 이같이 밝혔다. 지난해 제정된 반도체법은 보조금 수혜 기업이 향후 10년간 중국에서 28나노 미만 반도체를 생산하지 못하도록 문턱을 설정했다. 그러나 미 상무부가 지난달 발표한 반도체법 가드레일(안전장치) 규정에서는 28나노 이상의 반도체 패키징 작업과 관련한 '완전공핍형 실리콘 온 인슐레이터(FD-SOI)'가 규제 대상인 '국가안보에 핵심적인 반도체' 목록에서 제외됐다. 중국 정부가 28나노 반도체 기술에 집중하는 상황에서 미중 간 접근법상의 차이로 인해 미국 기술이 중국으로 이전되는 전략적 구멍을 중국에 남겨준 것이라는 게 연구진의 판단이다. 28나노 반도체는 5세대(5G) 기술, 전기차 전력장치, 휴대전화, 사물인터넷(IoT) 등 상업용뿐 아니라 군사용으로도 광범위하게 사용되며 비용 대비 효과가 좋다는 특징이 있다. 28나노는 범용(레거시) 반도체로 통하지만, 차세대 반도체라도 기존 기술 가운데 80%가량을 쓸 정도로 겹치는 부분이 많은 만큼 28나노를 통해 첨단 반도체 기능을 구현할 가능성을 염두에 둬야 한다는 지적이 나온다. 연구진은 "중국이 세계적으로 28나노 반도체 생산을 주도하고 이를 이용해 기술 밸류체인을 더 선진적으로 끌어올릴 위험이 있다"면서 "중국 정부의 정책·지원 덕분에 중국이 이 부문에서 상당히 발전할 가능성이 있는 것으로 보인다"고 밝혔다. 연구진은 또 중국의 시장 규모, 전자제품 소비재 생산기지로서의 지위, 반도체 관련 기술 발달 등도 중국의 이점으로 꼽았다. 관찰자망 등 중국 매체는 미 일간 뉴욕타임스(NYT)를 인용, 최근 몇 달 사이 조 바이든 미 행정부의 대중국 반도체 수출규제 진전 속도가 늦어졌다면서, 여기에는 엔비디아·인텔·퀄컴 등 미국의 대형 반도체 제조사들의 반발이 있었다고 전했다. 이들 업체는 중국에 대한 판매 감소로 피해를 보고 있으며 이에 따라 미국 내 반도체 공장을 신설하려던 정부 움직임도 궤도를 벗어날 수 있다고 7월부터 직설적으로 경고해왔다는 것이다. 이들 업체는 제재로 중국이 독립적인 반도체 산업 구축에 속도를 낼 수 있다면서, 이를 통해 세계가 중국제 반도체에 의해 지배되는 의도치 않은 결과가 나올 수 있다고 주장했다. 관찰자망에 따르면 세계 반도체 시장에서 중국은 약 3분의 1 비중을 차지하며 엔비디아·인텔·퀄컴은 총 500억달러(약 67조원)가 넘는 연간 수입을 올렸다. 한편 미국 정부는 인공지능(AI)에 들어가는 최첨단 반도체 및 반도체 제조 장비의 대중국 수출과 관련한 추가 제재안 마련을 위해 막바지 검토 작업을 진행 중으로 알려졌다. 주요 외신은 복수의 소식통 말을 빌려 이번 작업은 미국 정부가 지난해 10월 발표했던 반도체 수출 통제 조치의 허점을 메우고 규제를 추가하는 방향이 될 것이라고 부연했다. 정지우 기자

【베이징=정지우 특파원】 28나노(㎚, 10억분의 1m) 반도체에 대한 대중국 제재가 ‘전략적 구멍’이 되고 있다는 미국 의회조사국(CRS)이 지적이 나왔다. 또 미국 대형 반도체 제조사는 당국 조치에 비협조적이라는 보도도 있다. 미국의 중국 반도체 견제가 ‘삐걱’거리는 형국이다.  9일(현지시간) CRS 홈페이지에 따르면 연구진은 ‘글로벌 맥락에서 본 반도체 및 반도체법(CHIPS Act)’ 보고서를 통해 중국 정부가 28나노 반도체에 대한 투자를 촉진하는 정책을 쓰고 있다면서 이같이 밝혔다.  지난해 제정된 반도체법은 보조금 수혜 기업이 향후 10년간 중국에서 28나노 미만 반도체를 생산하지 못하도록 문턱을 설정했다.  그러나 미 상무부가 지난달 발표한 반도체법 가드레일(안전장치) 규정에서는 28나노 이상의 반도체 패키징 작업과 관련한 ‘완전공핍형 실리콘 온 인슐레이터(FD-SOI)’가 규제 대상인 ‘국가안보에 핵심적인 반도체’ 목록에서 제외됐다.  중국 정부가 28나노 반도체 기술에 집중하는 상황에서 미중 간 접근법상의 차이로 인해 미국 기술이 중국으로 이전되는 전략적 구멍을 중국에 남겨준 것이라는 게 연구진의 판단이다.  28나노 반도체는 5세대(5G) 기술, 전기차 전력장치, 휴대전화, 사물인터넷(IoT) 등 상업용뿐 아니라 군사용으로도 광범위하게 사용되며 비용 대비 효과가 좋다는 특징이 있다. 28나노는 범용(레거시) 반도체로 통하지만, 차세대 반도체라도 기존 기술 가운데 80%가량을 쓸 정도로 겹치는 부분이 많은 만큼 28나노를 통해 첨단 반도체 기능을 구현할 가능성을 염두에 둬야 한다는 지적이 나온다.  연구진은 “중국이 세계적으로 28나노 반도체 생산을 주도하고 이를 이용해 기술 밸류체인을 더 선진적으로 끌어올릴 위험이 있다”면서 “중국 정부의 정책·지원 덕분에 중국이 이 부문에서 상당히 발전할 가능성이 있는 것으로 보인다”고 밝혔다.  연구진은 또 중국의 시장 규모, 전자제품 소비재 생산기지로서의 지위, 반도체 관련 기술 발달 등도 중국의 이점으로 꼽았다. 관찰자망 등 중국 매체는 미 일간 뉴욕타임스(NYT)를 인용, 최근 몇 달 사이 조 바이든 미 행정부의 대중국 반도체 수출규제 진전 속도가 늦어졌다면서, 여기에는 엔비디아·인텔·퀄컴 등 미국의 대형 반도체 제조사들의 반발이 있었다고 전했다.  이들 업체는 중국에 대한 판매 감소로 피해를 보고 있으며 이에 따라 미국 내 반도체 공장을 신설하려던 정부 움직임도 궤도를 벗어날 수 있다고 7월부터 직설적으로 경고해왔다는 것이다. 이들 업체는 제재로 중국이 독립적인 반도체 산업 구축에 속도를 낼 수 있다면서, 이를 통해 세계가 중국제 반도체에 의해 지배되는 의도치 않은 결과가 나올 수 있다고 주장했다.  관찰자망에 따르면 세계 반도체 시장에서 중국은 약 3분의 1 비중을 차지하며 엔비디아·인텔·퀄컴은 총 500억달러(약 67조원)가 넘는 연간 수입을 올렸다.  한편 미국 정부는 인공지능(AI)에 들어가는 최첨단 반도체 및 반도체 제조 장비의 대중국 수출과 관련한 추가 제재안 마련을 위해 막바지 검토 작업을 진행 중으로 알려졌다. 주요 외신은 복수의 소식통 말을 빌려 이번 작업은 미국 정부가 지난해 10월 발표했던 반도체 수출 통제 조치의 허점을 메우고 규제를 추가하는 방향이 될 것이라고 부연했다. jjw@fnnews.com 정지우 기자

수소자동차의 경쟁력을 좌우하는 연료전지 촉매의 가격을 10분의 1로 줄이면서도, 안정성은 대폭 높일 수 있는 새로운 촉매 개발 기술이 발표됐다.  기초과학연구원(IBS)은 11일 나노입자 연구단(단장 현택환) 연구팀이 이같은 기술개발에 성공했다고 밝혔다. 연료전지는 촉매를 이용해 수소 등의 연료와 산소를 반응시켜 전기를 생산하는 장치다. 에너지 변환 효율이 70% 내외로 높고, 부산물로 물만 발생하기 때문에 친환경적이다. 문제는 현재 촉매로 사용되는 백금의 가격이 1kg당 1억원 이상인 고가라는 점과 사용할수록 성능이 급격히 저하되는 불안정성이었다. 연료전지와 수소자동차의 상용화를 위해 가격과 성능 문제를 모두 해결한 비(非)귀금속 촉매 개발이 요구되는 상황이다. 현택환 단장, 성영은 부연구단장이 이끄는 연구팀은 새로운 구조의 탄소 기반 나노 촉매를 개발해 이 문제를 해결했다. 연구진은 크기가 서로 다른 기공(구멍)이 송송 뚫린 ‘계층적 다공 나노구조’를 도입했다. 지금까지 계층적 다공 나노구조가 촉매 활성을 향상시킬 수 있다는 점은 알려졌지만, 각 기공의 크기가 연료전지의 성능에 미치는 영향이 규명되진 않았다. 새로 제작된 촉매는 세 종류의 기공을 가진다. 지름을 기준으로 마이크로 기공(<2nm), 메조 기공(2~50nm), 마크로 기공(>50nm)이다. 연구진은 각 나노 기공의 역할을 정량.정성적으로 분석했다. 그 결과 지름이 2~50nm 크기인 메조 기공은 화학반응이 일어나는 촉매의 표면적을 넓혀, 전기화학적 활성을 높이는 역할을 하는 것으로 나타났다. seokjang@fnnews.com 조석장 기자

알루미늄 표면에 나노 구멍들(1㎚=10억분의1m)이 규칙적으로 배열된 산화 알루미늄 박막을 대량 생산하는 기술이 개발됐다. 한국표준과학연구원 이우 박사와 독일 막스플랑크 마이크로구조물리학연구소 연구팀은 펄스를 이용해 나노다공성 산화알루미늄 박막을 대량으로 생산하는 기술을 개발했다고 24일 밝혔다. 이 기술로 만든 나노다공성 알루미늄 박막은 광결정과 맞춤형 나노선 등 나노구조체와 고기능성 첨단기술 제품 생산을 앞당길 것으로 기대되며 이 결과는 ‘네이처 나노테크놀러지’에 게재됐다. 알루미늄에 나노수준의 구멍을 뚫으면 전기절연성이나 항부식성이 좋아지는 물성 개선 효과가 있다. 지금까지 이런 가공은 높은 전압과 전류밀도에서 황산을 이용하는 ‘하드애노다이징’과 낮은 전압과 전류밀도에서 가공하는 ‘마일드애노다이징’ 공정이 주로 사용됐다. 하지만 이 공정들은 구멍 크기와 배열이 균일하지 않고 피막 표면이 균열되며 공정속도도 느린 문제점이 있었다. 연구진은 이를 해결하기 위해 알루미늄에 고전압과 저전압을 펄스 형태로 규칙적으로 가해주는 ‘펄스애노다이징’ 기술을 개발했다. 이 방법을 사용하면 구멍의 성장 방향으로 조성이 규칙적으로 변화된 산화 알루미늄 박막층이 생성되며 구멍의 지름이 규칙적으로 바뀐 3차원적 나노 다공성 산화 알루미늄도 만들 수 있다. 이 기술로 만든 나노다공성 산화 알루미늄 박막은 광결정, 맞춤형 나노선, 나노튜브와 같은 나노구조체나 패터닝 마스크 및 필터 등 고기능성 첨단기술제품 생산에 적합할 것으로 기대된다. 이 박사는 “이 연구는 구멍 형성과 관련된 메커니즘을 이해할 수 있는 단서를 제공함으로써 양극산화를 통해 새로운 다공성 산화피막 생산할 수 있는 토대가 될 것”이라며 “이 기술이 알루미늄 산업계와 나노과학기술계를 잇는 교량 역할을 할 것으로 기대한다”고 말했다. /economist@fnnews.com이재원기자

반도체와 디스플레이 장비기업들이 잇달아 유리기판 장비사업에 뛰어들고 있다. 반도체 업계에서는 최근 회로선폭이 3나노미터(㎚, 10억분의 1m) 이하로 극미세화하면서 기존 반도체 중간기판(인터포저) 소재인 실리콘으로는 한계가 있다는 지적이 나온다. 이에 따라 실리콘을 유리로 대체하는 기술이 주목을 받으면서 시장 선점에 나선 것으로 풀이된다. 2일 관련 업계에 따르면 디엠에스는 'TGV(Through Glass Via)' 유리기판 공정용 세정장비와 식각장비, 박리장비 등 습식(화학약품을 활용하는 공정) 장비를 나란히 출시했다. 식각장비가 불필요한 부분을 깎아내면 박리장비는 이를 떼어내고 세정장비가 씻어내는 기능을 한다. 이를 통해 반도체 유리기판 습식 공정장비를 일괄로 공급할 수 있는 체제를 갖췄다. 디엠에스는 이미 디스플레이 공정과 관련해 △세정장비 △식각장비 △박리장비 △현상장비 등 습식 장비 시장에서 50% 이상 점유율을 차지하며 글로벌 1위 자리를 이어가고 있다. 지난 2022년 매출액은 3170억원에 달했다. 디엠에스는 디스플레이 공정에서 확보한 습식 장비 리더십을 반도체 유리기판 분야로 확대한다는 전략이다. 디엠에스 관계자는 "디스플레이 유리기판과 달리 반도체 유리기판은 더욱 미세한 패턴을 구현해야 하기 때문에 높은 수준 균일도 확보와 미세오염물(파티클) 관리가 필수적"이라며 "중화권 업체와 올 하반기 중 유리기판 장비 공급계약을 체결할 예정"이라고 말했다. 필옵틱스는 최근 TGV 검사장비를 공개했다. TGV는 유리기판에 미세한 구멍을 뚫는 작업이다. 이 과정에서 △가공 위치 △구멍 크기 △구멍 형태 △유리기판 손상 여부 등을 확인할 필요가 있다. 어느 하나라도 문제가 발생하면 수율이 떨어질 수밖에 없다. 필옵틱스 TGV 검사장비는 △카메라 촬영 △스캔 △이미지 생성 △불량 여부 확인 등 순서로 작업이 이뤄진다. 특히 구멍을 비스듬하게 촬영한 뒤 2.5차원(2.5D) 방식으로 이미지를 구현하는 기술로 검사 정확도를 높이고 검사 공정 시간을 줄일 수 있다. 아바코는 해외 기업과 함께 유리기판 장비 진출을 추진 중인 사례다. 아바코는 독일 슈미드그룹과 함께 설립한 합작법인 슈미드아바코코리아에서 반도체 유리기판 관련 장비 상용화를 진행한다고 밝혔다. 슈미드아바코코리아는 화학약품이 아닌 플라즈마를 활용한 건식 식각장비 등을 개발 중인 것으로 알려졌다. 이렇듯 장비기업들이 반도체 유리기판 장비 분야를 주목하는 것은 시장 성장성 때문으로 풀이된다. 시장조사기관 마켓앤마켓은 전 세계 반도체 유리기판 시장 규모가 오는 2028년 84억달러(약 11조7000억원) 규모로 형성될 것으로 전망했다. 업계 관계자는 "삼성전기와 LG이노텍, SKC, 미국 코닝 등 국내외 유수 대기업들이 반도체 유리기판 사업에 도전장을 내밀면서 그동안 반도체와 디스플레이 장비에 주력해온 업체들 사이에서 관련 분야에 진출해 선점하려는 사례가 두드러진다"고 말했다. butter@fnnews.com 강경래 기자

[파이낸셜뉴스] 한양대 화학과 이진석 교수팀이 아주 작은 구조의 표면에서 세포가 붙고 움직이며 성장하는 특성과 그 영향에 대해 밝혀냈다. 이 연구는 세포가 주변 환경에 따라 어떻게 행동하는지를 자세히 분석한 것으로, 앞으로 상처를 입은 조직을 치료하거나 암이 퍼지는 것을 막고, 인공 생체 재료를 만드는 데 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 이진석 교수는 14일 "이 연구는 세포가 나노바이오 인터페이스에서 물리적 특성에 반응해 스스로의 흡착, 이동, 성장 기능을 조절할 수 있음을 보여준 사례"라며, "기존의 화학적 치료제나 성장인자 중심 접근을 넘어, 비침습적이고 무독성이며 지속 가능한 나노바이오패치 제작에 활용돼 질병의 진단과 치료에 기여할 수 있는 핵심 기술이 될 것"이라고 말했다. 세포는 우리 몸의 바깥 환경인 세포외기질과 서로 작용하면서 붙고, 움직이고, 성장하고, 다른 세포로 변하는 등 여러 가지 기능을 한다. 이 과정에서 세포외기질과 세포의 뼈대를 연결하는 '초점 접착점'이라는 부분이 중요한 역할을 한다. 지금까지는 세포의 행동 변화를 주로 화학 물질을 중심으로 연구했지만, 아주 작은 구조의 표면 모양이 세포에 어떤 영향을 주는지는 명확하게 밝혀지지 않았다. 연구진은 표면의 휘어진 정도와 구멍 크기를 정밀하게 조절한 실리카 구슬 배열을 만들고, 그 위에서 세포가 어떻게 붙는지, 어떻게 움직이는지를 관찰했다. 실험결과, 휘어진 정도가 크고 닿는 면적이 좁은 표면에서는 세포가 잘 붙지 않고 둥근 모양을 유지했다. 이 상태에서는 초점 접착점이 약하게 형성돼 세포가 더 잘 움직이고 빨리 성장하는 경향을 보였다. 반대로, 평평하거나 구멍 크기가 작은 표면에서는 초점 접착점이 강하게 형성돼 세포의 움직임과 성장 속도가 느려졌다. 특히 연구진은 세포가 아주 작은 구조의 표면 모양에 따라 초점 접착점의 생성과 해체를 스스로 조절하며, 이 과정이 세포의 움직임과 성장 능력을 직접적으로 조절한다는 사실을 알아냈다. 이는 세포 기능을 조절하는 것이 단순한 화학적 자극 뿐만아니라, 표면 모양과 같은 물리적 요인을 통해서도 가능하다는 것을 과학적으로 증명한 것이다. 한편, 연구진은 이번 연구결과를 생체 재료 분야 국제 학술지 '바이오머티리얼즈 사이언스'에 발표했다. 또한 이번 연구는 박이슬 박사(숙명여자대학교, 공동 제1저자), 최예린(한양대학교, 공동 제1저자), 이진석 교수(한양대학교, 교신저자)가 참여했다.  monarch@fnnews.com 김만기 기자

한국화학연구원은 신소재 탄소나노튜브를 이용해 유연하면서도 열전 성능이 높은 열전소재를 개발했다고 13일 밝혔다. 열전소재는 열을 전기로 바꿔주는 소재다. 온도 차에 의해 전기를 발생시키는 원리다. 발전소, 선박, 차량 등에서 발생하는 폐열이나 사람의 체온 등에서 발생하는 열을 활용할 수 있어 지속 가능한 에너지원으로 떠오르고 있다. 기존 열전 소재로 쓰이는 금속 기반 무기물은 성능은 높지만, 유연성이 떨어진다. 연구팀은 전기 전도도와 유연성이 높은 차세대 신소재인 탄소나노튜브를 이용한 열전소재에 대한 연구를 지속해 왔다. 속이 빈 원기둥 모양의 탄소 소재인 탄소나노튜브는 유연성은 좋으나 열전 성능이 낮고 기계적 내구성이 부족하다는 한계가 있다. 화학연 한미정·강영훈 박사팀은 탄소나노튜브와 비스무스, 안티몬, 텔루라이드를 다공성 폼 형태로 결합해 열전 성능을 극대화한 유연한 열전 발전기를 개발했다. 틀에 재료 분말을 채워 열을 가해 굳어지도록 만든 뒤 열전소재 물질을 내부 구멍에 균일하게 분포하게 만드는 방법이다. jiany@fnnews.com 연지안 기자

[파이낸셜뉴스] 한국화학연구원은 신소재 탄소나노튜브를 이용해 유연하면서도 열전 성능이 높은 열전소재를 개발했다고 13일 밝혔다. 열전소재는 열을 전기로 바꿔주는 소재다. 온도 차에 의해 전기를 발생시키는 원리다. 발전소, 선박, 차량 등에서 발생하는 폐열이나 사람의 체온 등에서 발생하는 열을 활용할 수 있어 지속 가능한 에너지원으로 떠오르고 있다. 기존 열전 소재로 쓰이는 금속 기반 무기물은 성능은 높지만, 유연성이 떨어진다. 연구팀은 전기 전도도와 유연성이 높은 차세대 신소재인 탄소나노튜브를 이용한 열전소재에 대한 연구를 지속해 왔다. 속이 빈 원기둥 모양의 탄소 소재인 탄소나노튜브는 유연성은 좋으나 열전 성능이 낮고 기계적 내구성이 부족하다는 한계가 있다. 화학연 한미정·강영훈 박사팀은 탄소나노튜브와 비스무스, 안티몬, 텔루라이드를 다공성 폼 형태로 결합해 열전 성능을 극대화한 유연한 열전 발전기를 개발했다. 틀에 재료 분말을 채워 열을 가해 굳어지도록 만든 뒤 열전소재 물질을 내부 구멍에 균일하게 분포하게 만드는 방법으로 스펀지 형태의 탄소나노튜브를 제작했다. 기존 얇게 굳힌 필름 형태의 열전소재보다 내구성이 강하고 열전 성능도 높다. 내부 구멍 구조가 오리털과 같은 역할을 해 열의 이동을 막아주고, 열 이동이 느려지면서 부위별 온도 차이가 유지돼 발전이 잘 되는 원리다. 개발한 열전 발전기를 유리관에 붙인 뒤 온수와 냉수를 번갈아 넣는 실험에서 21.8도의 온도 차이로 15.7㎼(마이크로와트·100만분의 1W)의 전력을 생산하는 데 성공했다. 기존 탄소나노튜브 복합소재 기반 열전소재 대비 최소 30배에서 최대 500배 높은 발전출력을 달성했다. 1만 차례 이상의 반복 굽힘 테스트에서도 성능 변화가 거의 없었으며, 제작에 걸리는 시간은 기존 3일에서 4시간으로 단축했다. 연구팀은 추가 성능 개선 연구를 통해 2030년께 상용화하는 것을 목표로 하고 있다. 다양한 열 제어 소재를 추가해 배터리 발열 문제 해결, 인공지능 데이터센터 냉각 시스템, 겨울철 온도 유지 장치 등에 확대 적용할 계획이다. 이번 연구 성과는 지난 1월 국제 학술지 '탄소 에너지'에 실렸다. jiany@fnnews.com 연지안 기자

과산화수소를 친환경적이면서도 낮은 에너지로 생산할 수 있는 촉매를 국내 연구진이 개발했다. 과산화수소는 에너비 소비가 많고, 환경오염도 많은데, 이를 해결할 기술이 생긴 셈이다. 한국과학기술연구원(KIST)은 KIST 극한물성소재연구센터 김종민 박사, 계산과학연구센터 한상수 박사, 한국과학기술원(KAIST) 이재우 교수, 한국기초과학지원연구원(KBSI, 원장 양성광) 문준희 박사 공동연구팀이 과산화수소 생산용 '메조 다공성 촉매'를 개발했다고 9일 밝혔다. 김종민 박사는 "이번에 개발한 촉매는 우리가 호흡하는 공기 중의 산소를 활용해 중성 전해질에서 과산화수소를 생산한다"며, 기존 촉매보다 실용성이 높아 산업화에 속도를 더할 것"이라고 말했다. 과산화수소는 화학, 의료, 반도체 산업 등에서 폭넓게 활용되는 세계 100대 산업용 화학 물질 중 하나다. 현재 사용되고 있는 과산화수소 생산법은 높은 에너지 소비, 고가의 팔라듐 촉매 사용, 부산물 발생으로 인한 환경 오염 등 여러 문제점을 가지고 있다. 연구진이 개발한 새로운 촉매를 전극에 코팅해 황산나트륨이 녹아 있는 액체에 넣고 전기를 흐르게 하면, 공기 중의 산소와 반응하면서 과산화수소가 만들어진다. 성능을 테스트한 결과, 상용화에 가까운 환경인 중성 전해질과 공기 공급 및 산업 규모의 전류밀도(200㎃/㎠) 조건에서 80% 이상의 세계 최고 수준 과산화수소 생산 효율을 기록했다. 또 1㎠ 면적을 가진 촉매로 한시간 동안 최대 175.54㎎의 과산화수소를 생산했다. 연구진은 온실가스인 이산화탄소, 강력한 환원제인 수소화붕소나트륨, 그리고 작은 크기의 탄산칼슘 입자를 반응시킨 후, 탄산칼슘 입자를 선택적으로 제거하는 방식으로 약 20나노미터(nm) 크기의 구멍이 뚫린 붕소 도핑 탄소를 합성해 새로운 촉매를 완성했다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 과산화수소를 친환경적이면서도 낮은 에너지로 생산할 수 있는 촉매를 국내 연구진이 개발했다. 과산화수소는 에너비 소비가 많고, 환경오염도 많은데, 이를 해결할 기술이 생긴 셈이다. 한국과학기술연구원(KIST)은 KIST 극한물성소재연구센터 김종민 박사, 계산과학연구센터 한상수 박사, 한국과학기술원(KAIST) 이재우 교수, 한국기초과학지원연구원(KBSI, 원장 양성광) 문준희 박사 공동연구팀이 과산화수소 생산용 '메조 다공성 촉매'를 개발했다고 9일 밝혔다. 김종민 박사는 "이번에 개발한 촉매는 우리가 호흡하는 공기 중의 산소를 활용해 중성 전해질에서 과산화수소를 생산한다"며, 기존 촉매보다 실용성이 높아 산업화에 속도를 더할 것"이라고 말했다. 과산화수소는 화학, 의료, 반도체 산업 등에서 폭넓게 활용되는 세계 100대 산업용 화학 물질 중 하나다. 현재 사용되고 있는 과산화수소 생산법은 높은 에너지 소비, 고가의 팔라듐 촉매 사용, 부산물 발생으로 인한 환경 오염 등 여러 문제점을 가지고 있다. 연구진이 개발한 새로운 촉매를 전극에 코팅해 황산나트륨이 녹아 있는 액체에 넣고 전기를 흐르게 하면, 공기 중의 산소와 반응하면서 과산화수소가 만들어진다. 성능을 테스트한 결과, 상용화에 가까운 환경인 중성 전해질과 공기 공급 및 산업 규모의 전류밀도(200㎃/㎠) 조건에서 80% 이상의 세계 최고 수준 과산화수소 생산 효율을 기록했다. 또 1㎠ 면적을 가진 촉매로 한시간 동안 최대 175.54㎎의 과산화수소를 생산했다. 연구진은 온실가스인 이산화탄소, 강력한 환원제인 수소화붕소나트륨, 그리고 작은 크기의 탄산칼슘 입자를 반응시킨 후, 탄산칼슘 입자를 선택적으로 제거하는 방식으로 약 20나노미터(nm) 크기의 구멍이 뚫린 붕소 도핑 탄소를 합성해 새로운 촉매를 완성했다. 한편, 연구진은 새 촉매를 재료 과학 학술지인 '어드밴스드 머티리얼즈'에 발표했다. monarch@fnnews.com 김만기 기자