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저렴한 철(Fe) 이용 고효율 물 분해 촉매 개발

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UNIST, 산소 발생 반응 최적화
비싼 상용 촉매보다 25% 높은 성능

[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 = 화석 연료를 대체할 친환경 에너지로 물을 전기로 분해해 얻는 수소에 대한 관심이 뜨겁다. 이때 전기를 적게 쓰도록 물 분해 반응의 효율을 높이는 게 중요하다. 여기서 중요한 산소 발생 반응을 도와줄 저렴한 고성능 촉매가 개발됐다.

UNIST(울산과학기술원) 자연과학부 화학과의 김광수 특훈교수(국가과학자)가 이끄는 연구팀은 물의 전기분해에 쓰일 저렴한 촉매로 '철/코발트 인산(FeCoPO₄)' 물질을 개발하는 데 성공했다고 25일 밝혔다. 이 촉매는 상업적으로 쓰이는 비싼 촉매에 비해 25%나 성능이 개선돼 눈길을 끈다.

연구결과는 에너지 분야의 권위 있는 학술지인 '네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)' 최신호에 출판됐다.

[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 = 이론적으로 예측된 철/코발트 인산(FeCoPO₄) 촉매 물질의 구조: 철(Fe)은 노란색, 코발트(Co)는 파란색, 인산(P)은 보라색, 산소(O)는 빨간색, 수소(H)는 하얀색으로 표시됐다. 첨가된 인산은 철과 코발트 주변의 전자 배치 분포와 화학결합 상태를 바꿔 금속 활성 사이트의 산소 환원 전위를 낮춰 준다. [그림=UNIST] 2019.11.25 kimys@newspim.com

물 분해 반응에서는 수소와 산소를 만드는 반응이 각각 동시에 일어난다. 그런데 둘 중에서 산소 발생 반응은 상대적으로 속도가 느려 전체 물 분해 반응의 효율을 낮춘다.

이를 극복하기 위해 산화이리듐(IrO₂)과 산화루테늄(RuO2)을 산소 발생 반응의 촉매로 써서 반응속도를 높이고 있지만, 이들은 뛰어난 성능에 비해서 안정성이 낮다. 또 비싼 귀금속인 이리듐과 루테늄이 주성분이라는 한계점을 갖고 있다.

김 교수팀은 값싼 물질을 이용하면서 효율과 안정성이 높은 새로운 산소 발생 반응용 촉매를 개발했다. UNIST 화학과 연구진이 고안한 산화 그래핀 지지대 위에 철(Fe), 코발트(Co), 인산(P)을 넣은 물질이다. 또 화학과 연구진은 연구 방향에 맞춰 철과 코발트가 인산과 결합해 만들어질 수 있는 다양한 조성의 물질을 슈퍼컴퓨터를 사용해 계산했다.

철/코발트-인산 촉매에서 산소 발생 반응은 철과 코발트 원자 위에서 일어난다. 이 원자 주위의 전자 분포와 화학결합이 산소 발생 반응의 효율을 결정하는데, 새로 개발한 촉매의 경우에는 첨가된 인산이 이 부분을 최적화하는 것으로 계산됐다. 연구팀은 이렇게 이론적으로 예측된 물질을 합성해 실험적으로 입증했다.

이번에 개발된 철-코발트 인산 촉매는 상업용으로 쓰이는 산화이리듐 촉매보다 25% 이상 개선된 효율을 보였다. 촉매 효율은 반응을 일으키기 위해 추가로 들어가는 전기에너지의 양인 '과전압'으로 평가한다. 촉매 1㎠ 당 100밀리암페어(mA)의 전류 밀도를 얻을 때 산화이리듐은 303밀리볼트(mV)가 필요하지만, 새로운 촉매는 237mV만 필요했다. 이 값은 이론적으로 예측했던 값에도 가깝다.

새롭게 합성된 물질은 성능뿐만 아니라 안정성도 뛰어났다. 5000번 이상 반응한 후에도 구조적으로 크게 변하지 않았고, 70시간 동안 반응을 지속해도 반응성이 떨어지지 않았다. 또 촉매를 구성하는 산화 그래핀 지지체가 철/코발트와 인산의 낮은 전기 전도도를 보완해 한 층 더 우수한 반응성을 보였다.

김 교수는 "값비싼 상용 촉매보다 산소 발생 반응성이 훨씬 개선된 데다 수백 배 저렴한 촉매가 개발됐다"며 "앞으로 연료전지 등 여러 친환경 에너지 물질의 촉매 개발에도 유용할 것"이라고 밝혔다.

kimys@newspim.com

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이강인, A마드리드 데뷔전 결승골 [서울=뉴스핌] 박상욱 기자 = 이보다 짜릿한 데뷔전이 있을 수 있을까. 이강인이 라리가 복귀전이자 아틀레티코 마드리드 이적 후 첫 라리가 공식전에서 환상적인 결승골을 터뜨리며 팀의 개막전 완승을 이끌었다. 이강인은 20일(한국시간) 스페인 마드리드 리야드 에어 메트로폴리타노에서 열린 말라가와의 2026-27시즌 라리가 1라운드에서 후반 12분 교체 투입된 지 13분 만에 선제 결승골을 작렬시켰다. 아틀레티코 마드리드는 이강인의 선제 결승골과 바에나의 쐐기골로 말라가를 2-0으로 꺾으며 승점 3을 챙겼다.  [서울=뉴스핌] 박상욱 기자 = 이강인이 20일(한국시간) 2026-27시즌 라리가 1라운드 후반 선제 결승골을 넣고 기뻐하고 있다.2026.08.20 psoq1337@newspim.com 전반전 아틀레티코는 말라가의 촘촘한 수비벽에 고전하며 0-0으로 마쳤다. 디에고 시메오네 감독은 후반 시작과 함께 마르코스 요렌테를 투입하며 변화를 꾀했지만 공격 활로는 쉽게 열리지 않았다. 후반 12분 시메오네 감독은 승부수를 던졌다. 카를로스 마르틴, 호드리고 멘도사, 아르나우 오르티스를 빼고 이강인과 줄리아노 시메오네, 알렉스 바에나를 동시에 투입했다. 이강인은 루크만과 투톱을 이루며 처진 공격수 역할로 나섰다. 투입 직후 이강인은 존재감을 과시했다. 후반 14분 30여m 거리에서 과감한 왼발 중거리슛을 날렸다. 후반 20분에는 페널티아크에서 왼발 감아차기 슈팅으로 또 한 번 골문을 겨냥했다. 이어 날카로운 크로스로 코너킥을 유도하며 아틀레티코 공격에 활력을 불어넣었다. [마드리드 로이터=뉴스핌] 박상욱 기자=이강인이 20일(한국시간) 2026-27시즌 라리가 1라운드 후반 선제 결승골을 넣고 동료들의 축하를 받고 있다. 2026.8.20 psoq1337@newspim.com 후반 25분. 오른쪽 측면에서 다비드 한츠코의 롱패스를 가슴으로 컨트롤한 이강인은 중앙으로 파고들며 수비 3명을 순식간에 제친 뒤 페널티아크 오른쪽에서 왼발 감아차기 슈팅을 날렸다. 공은 말라가 골문 오른쪽 상단으로 정확히 빨려 들어갔다. 아틀레티코 홈 팬들의 우레 같은 환호가 터져 나왔고 이강인은 홈 관중 앞에서 무릎 슬라이딩을 하며 어퍼컷을 날렸다. 이강인의 이번 데뷔골은 2023년 6월 4일 마요르카전에서 마지막 라리가 골을 기록한 지 정확히 1173일 만에 터진 스페인 1부 리그 복귀골이기도 하다. 이강인의 골로 기선을 제압한 아틀레티코는 경기 흐름을 완전히 장악했다. 후반 28분에는 루크먼에게 환상적인 침투 패스를 찔러줬지만 루크먼의 슈팅이 상대 골키퍼 선방에 막히며 어시스트는 무산됐다. [서울=뉴스핌] 박상욱 기자 = 이강인이 20일(한국시간) 2026-27시즌 라리가 1라운드 후반 선제 결승골을 넣고 동료의 축하를 받고 있다. 2026.08.20 psoq1337@newspim.com 이강인은 경기 막판까지 헌신적인 플레이를 이어갔다. 후반 28분 아데몰라 루크먼에게 같은 침투 패스를 찔러 넣으며 기회를 창출했다. 후반 40분에는 강력한 태클로 상대 공격을 끊어내며 역습의 발판을 마련했다. 후반 42분 역습 과정에서 유려한 드리블로 상대의 반칙과 경고를 유도했다. 후반 40분에는 쐐기골이 터졌다. 알렉스 바에나가 페널티박스 왼쪽 바깥에서 얻어낸 프리킥을 직접 오른발로 골문 오른쪽 상단에 꽂아넣으며 2-0을 만들었다. 경기 종료 후 이강인은 '매치 MVP'에 선정됐다. 33분을 소화하며 1골 1도움에 버금가는 활약으로 아틀레티코의 개막전 승리를 견인한 공로를 인정받았다. [서울=뉴스핌] 박상욱 기자 = 20일(한국시간) 2026-27시즌 라리가 1라운드 후반 선제 결승골을 넣은 이강인. [사진=아틀레티코 마드리드 SNS] 2026.08.20 psoq1337@newspim.com 올여름 파리 생제르맹(PSG)을 떠나 아틀레티코 마드리드로 이적한 이강인은 병역법상 해외 출국 문제로 뒤늦게 팀에 합류하며 프리시즌을 충분히 소화하지 못했다. 이로 인해 개막전 선발 명단에서 제외됐지만 교체 카드로 투입되자마자 팀의 공격 전개를 완전히 바꿔놓았다. 이강인의 데뷔골은 올 시즌 아틀레티코 마드리드의 첫 번째 라리가 득점이기도 하다. 3년 만에 돌아온 스페인 무대에서 자신의 가치를 제대로 입증한 이강인은 새 시즌 AT 마드리드 공격의 핵심 첨병 역할을 예고했다. psoq1337@newspim.com 2026-08-20 06:43
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    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
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