- KIST, 유기태양전지의 광전환 효율의 핵심은 ‘광활성층의 균일도’ 규명 - 58.5㎠ 삼성분계 광활성층 태양전지 모듈로 14%이상의 광활성화 효율 달성 신재생 에너지원의 하나인 유기태양전지는 건물 벽면이나 옥상의 외장재, 창문 등에 프린팅 하는 방법으로 제작이 가능해 도심형 태양광 발전의 핵심기술로 주목 받고 있다. 하지만 현재까지 학계에 보고된 고효율 유기태양전지들은 실험실 수준에서 개발된 0.1cm2 미만의 좁은 면적의 단위 소자이다. 일상적으로 사용 가능한 수준의 전력을 얻기 위해서는 이러한 단위 소자들을 직렬로 연결하여 수 m2 크기의 모듈로 만들어야 하는데, 여전히 모듈을 제작할 때 발생하는 성능감소와 재현성 문제가 상용화를 위한 숙제로 남아있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 차세대태양전지연구센터 손해정 박사팀은 유기태양전지가 단위소자에서 모듈로 대면적화 하는 과정에서 발생하는 주요 성능감소 요인을 규명하고, 광활성층 반도체 소재의 삼성분계 조합을 개발해 재현 가능한 대면적의 고효율 유기태양전지를 구현하는데 성공했다고 밝혔다. 연구팀은 유기태양전지 내 광활성층의 형태에 주목했다. 광활성층은 일반적으로 p형과 n형의 반도체 소재로 구성되며, 인쇄방식으로 쉽게 제작 할 수 있어 산업적 활용이 용이하다. 하지만 광활성층 형성공정 중 용매증발 과정에서 p형 반도체의 뭉침(p-형 고분자)이 생겨 불균일한 도메인을 형성할 경우, 결과적으로 p-n 접합의 형태가 필름의 위치에 따라 달라지게 되어 태양전지의 효율이 저하되는 결과를 가져왔다. 연구진은 p-형고분자에 유기적 상호작용을 할 수 있는 n-형 고분자를 첨가해 광활성층을 형성하게 되면 n-형 고분자가 p형 고분자 반도체와 합금의 형태로 복합체를 이루게 되고, p형 고분자 반도체의 도메인 크기를 넓은 면적에 매우 규칙적으로 제어 할 수 있음을 최초로 규명하였다. 이러한 방식으로 ㎛(나노미터) 수준의 극소한 영역에서부터 ㎝(센티미터) 수준의 비교적 넓은 영역까지 균일한 삼성분계 광활성층을 구현할 수 있고, 광활성층의 나노구조의 높은 균일도가 소면적 셀에서 대면적 모듈 제작 시 효율 손실을 최소화 할 수 있는 핵심 요인임을 밝혀냈다. 연구진은 삼성분계 광활성층을 사용해 58.5cm2 면적에서 세계 최고 수준인 14.04%의 광전 변환효율을 달성했다. KIST 손해정 박사는 “인쇄 공정으로 제작한 유기 태양전지를 대규모 모듈화 할 때 성능이 감소되는 주요요인을 밝혀 유기태양전지 상용화에 한걸음 더 가까워졌다.”고 말하며, “이번 연구과정에서 만든 58.5cm2의 대면적 모듈은 그 자체로도 획기적인 결과지만, 추가적인 스케일업을 통해 실제 건물 외벽이나 자동차 등에 적용해 전기를 생산하는 단계까지 후속 연구개발을 진행해보고 싶다.”고 포부를 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원으로 KIST 주요사업과 연구재단 소재혁신선도사업 및 나노미래소재원천기술개발사업으로 수행되었으며, 연구결과는 에너지 분야의 국제학술지 ‘Joule’ (IF: 46.048, JCR 분야 상위 0.92%)에 온라인 게재되었다. * (논문명) ‘High-performance scalable organic photovoltaics with high thickness tolerance from 1 cm2 to above 50 cm2’ - (제 1저자) 한국과학기술연구원 윤성원 박사후연구원, 박성민 박사후연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 손해정 책임연구원 그림설명 [그림 1] 삼성분계 광활성층을 도입한 고효율 유기태양전지 모듈 사진(왼쪽), 삼성분계 광활성층의 균일성(가운데), 모듈 성능(오른쪽)

- KIST, 유기태양전지의 광전환 효율의 핵심은 ‘광활성층의 균일도’ 규명 - 58.5㎠ 삼성분계 광활성층 태양전지 모듈로 14%이상의 광활성화 효율 달성 신재생 에너지원의 하나인 유기태양전지는 건물 벽면이나 옥상의 외장재, 창문 등에 프린팅 하는 방법으로 제작이 가능해 도심형 태양광 발전의 핵심기술로 주목 받고 있다. 하지만 현재까지 학계에 보고된 고효율 유기태양전지들은 실험실 수준에서 개발된 0.1cm2 미만의 좁은 면적의 단위 소자이다. 일상적으로 사용 가능한 수준의 전력을 얻기 위해서는 이러한 단위 소자들을 직렬로 연결하여 수 m2 크기의 모듈로 만들어야 하는데, 여전히 모듈을 제작할 때 발생하는 성능감소와 재현성 문제가 상용화를 위한 숙제로 남아있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 차세대태양전지연구센터 손해정 박사팀은 유기태양전지가 단위소자에서 모듈로 대면적화 하는 과정에서 발생하는 주요 성능감소 요인을 규명하고, 광활성층 반도체 소재의 삼성분계 조합을 개발해 재현 가능한 대면적의 고효율 유기태양전지를 구현하는데 성공했다고 밝혔다. 연구팀은 유기태양전지 내 광활성층의 형태에 주목했다. 광활성층은 일반적으로 p형과 n형의 반도체 소재로 구성되며, 인쇄방식으로 쉽게 제작 할 수 있어 산업적 활용이 용이하다. 하지만 광활성층 형성공정 중 용매증발 과정에서 p형 반도체의 뭉침(p-형 고분자)이 생겨 불균일한 도메인을 형성할 경우, 결과적으로 p-n 접합의 형태가 필름의 위치에 따라 달라지게 되어 태양전지의 효율이 저하되는 결과를 가져왔다. 연구진은 p-형고분자에 유기적 상호작용을 할 수 있는 n-형 고분자를 첨가해 광활성층을 형성하게 되면 n-형 고분자가 p형 고분자 반도체와 합금의 형태로 복합체를 이루게 되고, p형 고분자 반도체의 도메인 크기를 넓은 면적에 매우 규칙적으로 제어 할 수 있음을 최초로 규명하였다. 이러한 방식으로 ㎛(나노미터) 수준의 극소한 영역에서부터 ㎝(센티미터) 수준의 비교적 넓은 영역까지 균일한 삼성분계 광활성층을 구현할 수 있고, 광활성층의 나노구조의 높은 균일도가 소면적 셀에서 대면적 모듈 제작 시 효율 손실을 최소화 할 수 있는 핵심 요인임을 밝혀냈다. 연구진은 삼성분계 광활성층을 사용해 58.5cm2 면적에서 세계 최고 수준인 14.04%의 광전 변환효율을 달성했다. KIST 손해정 박사는 “인쇄 공정으로 제작한 유기 태양전지를 대규모 모듈화 할 때 성능이 감소되는 주요요인을 밝혀 유기태양전지 상용화에 한걸음 더 가까워졌다.”고 말하며, “이번 연구과정에서 만든 58.5cm2의 대면적 모듈은 그 자체로도 획기적인 결과지만, 추가적인 스케일업을 통해 실제 건물 외벽이나 자동차 등에 적용해 전기를 생산하는 단계까지 후속 연구개발을 진행해보고 싶다.”고 포부를 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원으로 KIST 주요사업과 연구재단 소재혁신선도사업 및 나노미래소재원천기술개발사업으로 수행되었으며, 연구결과는 에너지 분야의 국제학술지 ‘Joule’ (IF: 46.048, JCR 분야 상위 0.92%)에 온라인 게재되었다. * (논문명) ‘High-performance scalable organic photovoltaics with high thickness tolerance from 1 cm2 to above 50 cm2’ - (제 1저자) 한국과학기술연구원 윤성원 박사후연구원, 박성민 박사후연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 손해정 책임연구원 그림설명 [그림 1] 삼성분계 광활성층을 도입한 고효율 유기태양전지 모듈 사진(왼쪽), 삼성분계 광활성층의 균일성(가운데), 모듈 성능(오른쪽)

- KIST, 유기태양전지의 광전환 효율의 핵심은 ‘광활성층의 균일도’ 규명 - 58.5㎠ 삼성분계 광활성층 태양전지 모듈로 14%이상의 광활성화 효율 달성 신재생 에너지원의 하나인 유기태양전지는 건물 벽면이나 옥상의 외장재, 창문 등에 프린팅 하는 방법으로 제작이 가능해 도심형 태양광 발전의 핵심기술로 주목 받고 있다. 하지만 현재까지 학계에 보고된 고효율 유기태양전지들은 실험실 수준에서 개발된 0.1cm2 미만의 좁은 면적의 단위 소자이다. 일상적으로 사용 가능한 수준의 전력을 얻기 위해서는 이러한 단위 소자들을 직렬로 연결하여 수 m2 크기의 모듈로 만들어야 하는데, 여전히 모듈을 제작할 때 발생하는 성능감소와 재현성 문제가 상용화를 위한 숙제로 남아있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 차세대태양전지연구센터 손해정 박사팀은 유기태양전지가 단위소자에서 모듈로 대면적화 하는 과정에서 발생하는 주요 성능감소 요인을 규명하고, 광활성층 반도체 소재의 삼성분계 조합을 개발해 재현 가능한 대면적의 고효율 유기태양전지를 구현하는데 성공했다고 밝혔다. 연구팀은 유기태양전지 내 광활성층의 형태에 주목했다. 광활성층은 일반적으로 p형과 n형의 반도체 소재로 구성되며, 인쇄방식으로 쉽게 제작 할 수 있어 산업적 활용이 용이하다. 하지만 광활성층 형성공정 중 용매증발 과정에서 p형 반도체의 뭉침(p-형 고분자)이 생겨 불균일한 도메인을 형성할 경우, 결과적으로 p-n 접합의 형태가 필름의 위치에 따라 달라지게 되어 태양전지의 효율이 저하되는 결과를 가져왔다. 연구진은 p-형고분자에 유기적 상호작용을 할 수 있는 n-형 고분자를 첨가해 광활성층을 형성하게 되면 n-형 고분자가 p형 고분자 반도체와 합금의 형태로 복합체를 이루게 되고, p형 고분자 반도체의 도메인 크기를 넓은 면적에 매우 규칙적으로 제어 할 수 있음을 최초로 규명하였다. 이러한 방식으로 ㎛(나노미터) 수준의 극소한 영역에서부터 ㎝(센티미터) 수준의 비교적 넓은 영역까지 균일한 삼성분계 광활성층을 구현할 수 있고, 광활성층의 나노구조의 높은 균일도가 소면적 셀에서 대면적 모듈 제작 시 효율 손실을 최소화 할 수 있는 핵심 요인임을 밝혀냈다. 연구진은 삼성분계 광활성층을 사용해 58.5cm2 면적에서 세계 최고 수준인 14.04%의 광전 변환효율을 달성했다. KIST 손해정 박사는 “인쇄 공정으로 제작한 유기 태양전지를 대규모 모듈화 할 때 성능이 감소되는 주요요인을 밝혀 유기태양전지 상용화에 한걸음 더 가까워졌다.”고 말하며, “이번 연구과정에서 만든 58.5cm2의 대면적 모듈은 그 자체로도 획기적인 결과지만, 추가적인 스케일업을 통해 실제 건물 외벽이나 자동차 등에 적용해 전기를 생산하는 단계까지 후속 연구개발을 진행해보고 싶다.”고 포부를 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원으로 KIST 주요사업과 연구재단 소재혁신선도사업 및 나노미래소재원천기술개발사업으로 수행되었으며, 연구결과는 에너지 분야의 국제학술지 ‘Joule’ (IF: 46.048, JCR 분야 상위 0.92%)에 온라인 게재되었다. * (논문명) ‘High-performance scalable organic photovoltaics with high thickness tolerance from 1 cm2 to above 50 cm2’ - (제 1저자) 한국과학기술연구원 윤성원 박사후연구원, 박성민 박사후연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 손해정 책임연구원 그림설명 [그림 1] 삼성분계 광활성층을 도입한 고효율 유기태양전지 모듈 사진(왼쪽), 삼성분계 광활성층의 균일성(가운데), 모듈 성능(오른쪽)

- 26일(월), 한국과학기술연구원-기술보증기금 업무협약 체결 - 기술혁신기업 지원 및 국가전략기술 성과 확산을 위한 업무협력범위 확대 [그림 1] KIST 윤석진 원장(우), 기술보증기금 김종호이사장(좌) 이 협약 기념촬영을 하고있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 9월 26일(월) KIST 서울 본원에서 기술보증기금(이사장 김종호)과 국가전략기술의 연구성과 확산 및 사업화 촉진을 위한 업무협력협약을 체결했다고 밝혔다. 양 기관은 상호 전문적인 지식과 경험을 바탕으로 이번 협약을 통해 기술창업 및 기술혁신기업 지원을 위한 공동사업을 기획·운영하고, 기술혁신기업 발굴을 위한 네트워크를 구축할 예정이다. 이와 함께 KIST의 축적된 우수한 연구역량 및 인프라를 활용하여 기술혁신기업의 기술애로해결을 위해 노력하고 기술가치평가, 기술이전·거래 및 기술금융 연계지원 등 산업계 기술혁신을 위해 노력한다고 밝혔다. KIST 윤석진 원장은 “기술보증기금과의 이번 협약이 양 기관의 시너지를 극대화하고 우리 대한민국 기업의 기술경쟁력을 제고하여, 우리경제의 지속적인 성장동력 창출에 기여하는 발판이 되기를 희망한다.”이라고 밝혔다.

안녕하세요. 내년 후기 KIST 학연 협동연구 박사과정으로 지원 희망하는데 공인기관 영어성적 제출이 의무인 것으로 명시되어 있어 질문드립니다! 지금 현재 해외에서 근무 중이라 해외에서 토익을 응시하려고 합니다. 그래서 "국내가 아닌 해외에서 응시한 토익도 영어성적으로 인정이 되는지" 궁금합니다. 감사합니다.

안녕하세요. KIST-UST 석박통합 과정에 관심이 있는 학생입니다. 그래서 제가 원하는 연구실에 컨택을 한 결과 본원 입사가 정해진 듯 합니다. (입사 날짜는 박사님과의 협의 중이나 올해 안으로 입사 처리가 날 것 같음) 다만, 제 본가가 지방이라 현재 지방에 거주 중인데, 입사 날짜가 확정되면 수도권으로 거주지를 변경해야 합니다. 혹시 기숙사 입소가 입사 확정 전에 가능한지 궁금합니다. 해당 글을 작성하기 전에 기숙사가 현재 리모델링 사업 중이라, 2023년 12월 이후에 입사가 가능하다고 되어 있던데 이게 정확한 정보인지 확인 부탁드립니다. 또한 (위의 사실이 맞다는 가정하에) 2023년 12월의 경우에는 기숙사 리모델링 시기와 겹쳐서 어쩔 수 없이 자취를 하고 있는 상황에 처해있을 것입니다. 이 경우에는 기숙사 입소 자체가 어려운 지도 답변해주시면 감사하겠습니다.

- KIST,‘이산화탄소→일산화탄소’로 전환하는 황화니켈 촉매 개발 - 단원자 촉매의 전자구조를 모사하는 새로운 촉매 개발법 제시 지구 온난화에 따른 기상 이변으로 세계 각국은 최근 수 년 간 극심한 폭염과 가뭄, 홍수 등 재난에 가까운 상황을 겪고 있어 위기감이 고조되고 있다. 이런 가운데 국내 연구진이 지구온난화를 일으키는 온실가스 원인 중 하나인 이산화탄소의 자원화를 실현할 새로운 촉매 소재를 개발해 화제다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 청정에너지연구센터 오형석·이웅희 박사팀이 온실가스의 주범인 이산화탄소를 산업계의 원료로 쓰이는 일산화탄소로 전환할 때 쓰이는 황화니켈 촉매 물질을 개발했다고 밝혔다. 개발된 촉매는 실제 전환 시스템에 적용한 결과 기존 니켈단일원자 촉매보다 3배 이상의 이산화탄소 전환 성능을 보였다. 이산화탄소는 지구온난화를 유발하는 물질 중 대부분을 차지하며 온실효과에 미치는 영향 또한 가장 크다. 그런데 전기화학적 환원 반응을 이용하면 일산화탄소, 에틸렌, 개미산, 메탄올 등 유용한 화합물로 변화시킬 수 있어 이를 포집·활용·저장하고자 하는 연구개발이 활발히 이루어지고 있으며, 특히 일산화탄소(CO)는 산업계에서는 매우 중요한 기초 원료로 이용된다. 일산화탄소는 화학적으로 매우 불안정해 화학, 금속, 전자산업 등에서 환원제로 주로 활용되고 있으며, 에너지 투입 대비 생산량이 많아 이산화탄소로 만들 수 있는 화학원료 중에서도 경제적 가치가 가장 높은 물질이다. 이산화탄소의 일산화탄소 전환 연구는 가격이 비싼 은과 금 같은 귀금속 촉매를 기반으로 이루어져 왔다. 본격적인 상용화를 위해서는 저렴한 촉매 소재의 개발이 관건이었는데, 니켈(Ni) 기반의 단일원자 촉매가 귀금속 촉매의 대안으로 개발되었지만 이산화탄소 전환 속도, 즉 최대 전류량이 낮다는 한계가 있었다. 연구진은 상대적으로 저렴한 황화 니켈 촉매를 제안하고, 이를 실제 시스템에 적용해 높은 성능을 얻었다. 일반적으로 단일 원자상태의 니켈만 이산화탄소 전환이 가능하고, 이외의 금속상태의 니켈 촉매는 이산화탄소 전환 성능이 없다고 알려져 있었다. 하지만 실시간 분석(Operando analysis)을 통해 연구한 결과 황화니켈 촉매는 반응 중에 단일 원자 니켈 촉매의 전자구조를 모사해 높은 전기화학적 이산화탄소 전환 활성을 보이는 것을 확인했다. 또한 전력효율(패러데이 효율3))역시 기존 니켈 단일원자 촉매(22%)보다 3배 이상(70%) 향상되는 것으로 확인됐다. KIST 오형석 박사는 “니켈 단일원자 촉매의 반응과 거동을 실시간으로 분석해 모사한 황화니켈 촉매 물질은 전자구조 모방이라는 독창적인 촉매 연구개발 방법을 통해 탄생했으며, 이러한 방법을 통해 다양한 저가 촉매를 개발할 수 있는 새로운 가능성을 제시했다는데 이번 연구의 의의가 있다.”고 말했다. 또한 “향후 장시간 내구성 등의 후속연구를 통해 황화니켈 촉매의 빠른 상용화에도 힘쓸 계획”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호)의 지원을 받아 ‘KIST 주요사업’, ‘Carbon to X 사업’ 및 국가과학기술연구회(이사장 김복철)의 ‘창의형 융합연구사업’으로 수행되었다. 또한, 에너지 환경 분야 국제 저널인 「Advanced Energy Materials」 (IF: 29.698, JCR 분야 상위 2.464%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Real-Time Mimicking the Electronic Structure of N-Coordinated Ni Single Atoms: NiS-Enabled Electrochemical Reduction of CO2 to CO - (제 1저자) 한국과학기술연구원 한만호 박사후연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 이웅희 선임연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 오형석 책임연구원 그림설명 [그림 1] Ni 단일 원자 촉매 모사 NiS 촉매 개요도 [그림 2] NiS 촉매가 Ni 단일 원자 촉매의 전자구조를 반응 중에 모사함을 나타낸 개요도 [그림 3] NiS 촉매가 Ni 단일 원자 촉매를 이산화탄소 전환 반응 중에 모사하는 방법을 예상한 모식도 [그림 4] Ni 단일 원자 촉매와의 전자구조 유사도와 이산화탄소 전환 효율 간의 관계

- KIST,‘이산화탄소→일산화탄소’로 전환하는 황화니켈 촉매 개발 - 단원자 촉매의 전자구조를 모사하는 새로운 촉매 개발법 제시 지구 온난화에 따른 기상 이변으로 세계 각국은 최근 수 년 간 극심한 폭염과 가뭄, 홍수 등 재난에 가까운 상황을 겪고 있어 위기감이 고조되고 있다. 이런 가운데 국내 연구진이 지구온난화를 일으키는 온실가스 원인 중 하나인 이산화탄소의 자원화를 실현할 새로운 촉매 소재를 개발해 화제다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 청정에너지연구센터 오형석·이웅희 박사팀이 온실가스의 주범인 이산화탄소를 산업계의 원료로 쓰이는 일산화탄소로 전환할 때 쓰이는 황화니켈 촉매 물질을 개발했다고 밝혔다. 개발된 촉매는 실제 전환 시스템에 적용한 결과 기존 니켈단일원자 촉매보다 3배 이상의 이산화탄소 전환 성능을 보였다. 이산화탄소는 지구온난화를 유발하는 물질 중 대부분을 차지하며 온실효과에 미치는 영향 또한 가장 크다. 그런데 전기화학적 환원 반응을 이용하면 일산화탄소, 에틸렌, 개미산, 메탄올 등 유용한 화합물로 변화시킬 수 있어 이를 포집·활용·저장하고자 하는 연구개발이 활발히 이루어지고 있으며, 특히 일산화탄소(CO)는 산업계에서는 매우 중요한 기초 원료로 이용된다. 일산화탄소는 화학적으로 매우 불안정해 화학, 금속, 전자산업 등에서 환원제로 주로 활용되고 있으며, 에너지 투입 대비 생산량이 많아 이산화탄소로 만들 수 있는 화학원료 중에서도 경제적 가치가 가장 높은 물질이다. 이산화탄소의 일산화탄소 전환 연구는 가격이 비싼 은과 금 같은 귀금속 촉매를 기반으로 이루어져 왔다. 본격적인 상용화를 위해서는 저렴한 촉매 소재의 개발이 관건이었는데, 니켈(Ni) 기반의 단일원자 촉매가 귀금속 촉매의 대안으로 개발되었지만 이산화탄소 전환 속도, 즉 최대 전류량이 낮다는 한계가 있었다. 연구진은 상대적으로 저렴한 황화 니켈 촉매를 제안하고, 이를 실제 시스템에 적용해 높은 성능을 얻었다. 일반적으로 단일 원자상태의 니켈만 이산화탄소 전환이 가능하고, 이외의 금속상태의 니켈 촉매는 이산화탄소 전환 성능이 없다고 알려져 있었다. 하지만 실시간 분석(Operando analysis)을 통해 연구한 결과 황화니켈 촉매는 반응 중에 단일 원자 니켈 촉매의 전자구조를 모사해 높은 전기화학적 이산화탄소 전환 활성을 보이는 것을 확인했다. 또한 전력효율(패러데이 효율3))역시 기존 니켈 단일원자 촉매(22%)보다 3배 이상(70%) 향상되는 것으로 확인됐다. KIST 오형석 박사는 “니켈 단일원자 촉매의 반응과 거동을 실시간으로 분석해 모사한 황화니켈 촉매 물질은 전자구조 모방이라는 독창적인 촉매 연구개발 방법을 통해 탄생했으며, 이러한 방법을 통해 다양한 저가 촉매를 개발할 수 있는 새로운 가능성을 제시했다는데 이번 연구의 의의가 있다.”고 말했다. 또한 “향후 장시간 내구성 등의 후속연구를 통해 황화니켈 촉매의 빠른 상용화에도 힘쓸 계획”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호)의 지원을 받아 ‘KIST 주요사업’, ‘Carbon to X 사업’ 및 국가과학기술연구회(이사장 김복철)의 ‘창의형 융합연구사업’으로 수행되었다. 또한, 에너지 환경 분야 국제 저널인 「Advanced Energy Materials」 (IF: 29.698, JCR 분야 상위 2.464%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Real-Time Mimicking the Electronic Structure of N-Coordinated Ni Single Atoms: NiS-Enabled Electrochemical Reduction of CO2 to CO - (제 1저자) 한국과학기술연구원 한만호 박사후연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 이웅희 선임연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 오형석 책임연구원 그림설명 [그림 1] Ni 단일 원자 촉매 모사 NiS 촉매 개요도 [그림 2] NiS 촉매가 Ni 단일 원자 촉매의 전자구조를 반응 중에 모사함을 나타낸 개요도 [그림 3] NiS 촉매가 Ni 단일 원자 촉매를 이산화탄소 전환 반응 중에 모사하는 방법을 예상한 모식도 [그림 4] Ni 단일 원자 촉매와의 전자구조 유사도와 이산화탄소 전환 효율 간의 관계

- KIST,‘이산화탄소→일산화탄소’로 전환하는 황화니켈 촉매 개발 - 단원자 촉매의 전자구조를 모사하는 새로운 촉매 개발법 제시 지구 온난화에 따른 기상 이변으로 세계 각국은 최근 수 년 간 극심한 폭염과 가뭄, 홍수 등 재난에 가까운 상황을 겪고 있어 위기감이 고조되고 있다. 이런 가운데 국내 연구진이 지구온난화를 일으키는 온실가스 원인 중 하나인 이산화탄소의 자원화를 실현할 새로운 촉매 소재를 개발해 화제다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 청정에너지연구센터 오형석·이웅희 박사팀이 온실가스의 주범인 이산화탄소를 산업계의 원료로 쓰이는 일산화탄소로 전환할 때 쓰이는 황화니켈 촉매 물질을 개발했다고 밝혔다. 개발된 촉매는 실제 전환 시스템에 적용한 결과 기존 니켈단일원자 촉매보다 3배 이상의 이산화탄소 전환 성능을 보였다. 이산화탄소는 지구온난화를 유발하는 물질 중 대부분을 차지하며 온실효과에 미치는 영향 또한 가장 크다. 그런데 전기화학적 환원 반응을 이용하면 일산화탄소, 에틸렌, 개미산, 메탄올 등 유용한 화합물로 변화시킬 수 있어 이를 포집·활용·저장하고자 하는 연구개발이 활발히 이루어지고 있으며, 특히 일산화탄소(CO)는 산업계에서는 매우 중요한 기초 원료로 이용된다. 일산화탄소는 화학적으로 매우 불안정해 화학, 금속, 전자산업 등에서 환원제로 주로 활용되고 있으며, 에너지 투입 대비 생산량이 많아 이산화탄소로 만들 수 있는 화학원료 중에서도 경제적 가치가 가장 높은 물질이다. 이산화탄소의 일산화탄소 전환 연구는 가격이 비싼 은과 금 같은 귀금속 촉매를 기반으로 이루어져 왔다. 본격적인 상용화를 위해서는 저렴한 촉매 소재의 개발이 관건이었는데, 니켈(Ni) 기반의 단일원자 촉매가 귀금속 촉매의 대안으로 개발되었지만 이산화탄소 전환 속도, 즉 최대 전류량이 낮다는 한계가 있었다. 연구진은 상대적으로 저렴한 황화 니켈 촉매를 제안하고, 이를 실제 시스템에 적용해 높은 성능을 얻었다. 일반적으로 단일 원자상태의 니켈만 이산화탄소 전환이 가능하고, 이외의 금속상태의 니켈 촉매는 이산화탄소 전환 성능이 없다고 알려져 있었다. 하지만 실시간 분석(Operando analysis)을 통해 연구한 결과 황화니켈 촉매는 반응 중에 단일 원자 니켈 촉매의 전자구조를 모사해 높은 전기화학적 이산화탄소 전환 활성을 보이는 것을 확인했다. 또한 전력효율(패러데이 효율3))역시 기존 니켈 단일원자 촉매(22%)보다 3배 이상(70%) 향상되는 것으로 확인됐다. KIST 오형석 박사는 “니켈 단일원자 촉매의 반응과 거동을 실시간으로 분석해 모사한 황화니켈 촉매 물질은 전자구조 모방이라는 독창적인 촉매 연구개발 방법을 통해 탄생했으며, 이러한 방법을 통해 다양한 저가 촉매를 개발할 수 있는 새로운 가능성을 제시했다는데 이번 연구의 의의가 있다.”고 말했다. 또한 “향후 장시간 내구성 등의 후속연구를 통해 황화니켈 촉매의 빠른 상용화에도 힘쓸 계획”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호)의 지원을 받아 ‘KIST 주요사업’, ‘Carbon to X 사업’ 및 국가과학기술연구회(이사장 김복철)의 ‘창의형 융합연구사업’으로 수행되었다. 또한, 에너지 환경 분야 국제 저널인 「Advanced Energy Materials」 (IF: 29.698, JCR 분야 상위 2.464%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Real-Time Mimicking the Electronic Structure of N-Coordinated Ni Single Atoms: NiS-Enabled Electrochemical Reduction of CO2 to CO - (제 1저자) 한국과학기술연구원 한만호 박사후연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 이웅희 선임연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 오형석 책임연구원 그림설명 [그림 1] Ni 단일 원자 촉매 모사 NiS 촉매 개요도 [그림 2] NiS 촉매가 Ni 단일 원자 촉매의 전자구조를 반응 중에 모사함을 나타낸 개요도 [그림 3] NiS 촉매가 Ni 단일 원자 촉매를 이산화탄소 전환 반응 중에 모사하는 방법을 예상한 모식도 [그림 4] Ni 단일 원자 촉매와의 전자구조 유사도와 이산화탄소 전환 효율 간의 관계

- KIST,‘이산화탄소→일산화탄소’로 전환하는 황화니켈 촉매 개발 - 단원자 촉매의 전자구조를 모사하는 새로운 촉매 개발법 제시 지구 온난화에 따른 기상 이변으로 세계 각국은 최근 수 년 간 극심한 폭염과 가뭄, 홍수 등 재난에 가까운 상황을 겪고 있어 위기감이 고조되고 있다. 이런 가운데 국내 연구진이 지구온난화를 일으키는 온실가스 원인 중 하나인 이산화탄소의 자원화를 실현할 새로운 촉매 소재를 개발해 화제다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 청정에너지연구센터 오형석·이웅희 박사팀이 온실가스의 주범인 이산화탄소를 산업계의 원료로 쓰이는 일산화탄소로 전환할 때 쓰이는 황화니켈 촉매 물질을 개발했다고 밝혔다. 개발된 촉매는 실제 전환 시스템에 적용한 결과 기존 니켈단일원자 촉매보다 3배 이상의 이산화탄소 전환 성능을 보였다. 이산화탄소는 지구온난화를 유발하는 물질 중 대부분을 차지하며 온실효과에 미치는 영향 또한 가장 크다. 그런데 전기화학적 환원 반응을 이용하면 일산화탄소, 에틸렌, 개미산, 메탄올 등 유용한 화합물로 변화시킬 수 있어 이를 포집·활용·저장하고자 하는 연구개발이 활발히 이루어지고 있으며, 특히 일산화탄소(CO)는 산업계에서는 매우 중요한 기초 원료로 이용된다. 일산화탄소는 화학적으로 매우 불안정해 화학, 금속, 전자산업 등에서 환원제로 주로 활용되고 있으며, 에너지 투입 대비 생산량이 많아 이산화탄소로 만들 수 있는 화학원료 중에서도 경제적 가치가 가장 높은 물질이다. 이산화탄소의 일산화탄소 전환 연구는 가격이 비싼 은과 금 같은 귀금속 촉매를 기반으로 이루어져 왔다. 본격적인 상용화를 위해서는 저렴한 촉매 소재의 개발이 관건이었는데, 니켈(Ni) 기반의 단일원자 촉매가 귀금속 촉매의 대안으로 개발되었지만 이산화탄소 전환 속도, 즉 최대 전류량이 낮다는 한계가 있었다. 연구진은 상대적으로 저렴한 황화 니켈 촉매를 제안하고, 이를 실제 시스템에 적용해 높은 성능을 얻었다. 일반적으로 단일 원자상태의 니켈만 이산화탄소 전환이 가능하고, 이외의 금속상태의 니켈 촉매는 이산화탄소 전환 성능이 없다고 알려져 있었다. 하지만 실시간 분석(Operando analysis)을 통해 연구한 결과 황화니켈 촉매는 반응 중에 단일 원자 니켈 촉매의 전자구조를 모사해 높은 전기화학적 이산화탄소 전환 활성을 보이는 것을 확인했다. 또한 전력효율(패러데이 효율3))역시 기존 니켈 단일원자 촉매(22%)보다 3배 이상(70%) 향상되는 것으로 확인됐다. KIST 오형석 박사는 “니켈 단일원자 촉매의 반응과 거동을 실시간으로 분석해 모사한 황화니켈 촉매 물질은 전자구조 모방이라는 독창적인 촉매 연구개발 방법을 통해 탄생했으며, 이러한 방법을 통해 다양한 저가 촉매를 개발할 수 있는 새로운 가능성을 제시했다는데 이번 연구의 의의가 있다.”고 말했다. 또한 “향후 장시간 내구성 등의 후속연구를 통해 황화니켈 촉매의 빠른 상용화에도 힘쓸 계획”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호)의 지원을 받아 ‘KIST 주요사업’, ‘Carbon to X 사업’ 및 국가과학기술연구회(이사장 김복철)의 ‘창의형 융합연구사업’으로 수행되었다. 또한, 에너지 환경 분야 국제 저널인 「Advanced Energy Materials」 (IF: 29.698, JCR 분야 상위 2.464%) 최신 호에 게재되었다. * (논문명) Real-Time Mimicking the Electronic Structure of N-Coordinated Ni Single Atoms: NiS-Enabled Electrochemical Reduction of CO2 to CO - (제 1저자) 한국과학기술연구원 한만호 박사후연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 이웅희 선임연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 오형석 책임연구원 그림설명 [그림 1] Ni 단일 원자 촉매 모사 NiS 촉매 개요도 [그림 2] NiS 촉매가 Ni 단일 원자 촉매의 전자구조를 반응 중에 모사함을 나타낸 개요도 [그림 3] NiS 촉매가 Ni 단일 원자 촉매를 이산화탄소 전환 반응 중에 모사하는 방법을 예상한 모식도 [그림 4] Ni 단일 원자 촉매와의 전자구조 유사도와 이산화탄소 전환 효율 간의 관계