[뉴스웍스=문병도 기자] 천동원 한국과학기술연구원(KIST) 청청신기술연구본부 박사팀이 세계 최초로 준안정상 팔라듐 수소화물(PdHx) 소재를 개발하고 생성 기전을 규명했다. 

'준안정상' 물질이란 열역학적 에너지가 안정상 보다 높지만, 안정상으로 변화하는데 필요한 에너지의 양이 매우 커서 준안정 상태로 존재하는 물질을 말한다. 

다이아몬드와 흑연은 같은 탄소로 이뤄져 있지만 일반적인 대기압과 상온에서 흑연은 안정상, 다이아몬드는 준안정상으로 존재한다. 열역학적으로 에너지가 높고 불안정한 상태인 다이아몬드가 낮은 에너지와 안정한 상태의 흑연으로 변화하려면 매우 큰 에너지가 필요하다. 물질의 집합 상태가 다른 상으로 변화하는 상변태를 하지 않고 준안전상으로 존재한다. 

KIST 연구진은 팔라듐에 주목했다. 

연구진은 준안정상 소재 개발의 체계적인 이론화를 위해, 투과전자현미경 액상셀 내부에 수소가 충분한 수소분위기를 조성하고 팔라듐 결정을 성장시켜 새로운 결정구조를 갖는 준안정상 팔라듐 수소화물을 직접 합성하는데 성공했다. 준안정상 팔라듐 수소화물은 안정상 소재보다 우수한 열안정성과 더불어 수소저장 성능이 2배에 가까운 것으로 확인됐다. 

KIST 연구진은 3차원 구조의 준안정상 팔라듐 수소화물이 열역학적으로 안정적임을 증명했다. 천동원 박사는 "추가 연구를 통해 수소, 리튬 등을 저장할 수 있는 준안정상 기반 친환경 에너지소재 개발과 함께 현대 반도체 산업의 핵심기술이 된 초크랄스키 공정처럼 새로운 소재 혁신의 전기가 될 수 있도록 노력하겠다"고 말했다. 

과학기술정보통신부의 지원을 받아 미래소재디스커버리 사업 및 KIST 미래원천청정신기술 개발 사업으로 수행된 이번 연구 결과는 세계 최고 권위의 과학저널인 '네이처'지 최신호에 게재됐다.