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2015년 경량 플러그인 전기차 판매량은 2014년 대비 약 80% 증가한 565,000대 이상으로 증가했으며, 주로 중국과 유럽이 주도했다. 두 시장 모두 2015년에 연간 총 판매량에서 미국을 제치고 가장 큰 플러그인 전기차 시장이 되었으며, 중국은 2015년에 세계 최고 판매 플러그인 전기 승용차 국가 시장으로 자리 잡았다. 2016년에는 약 775,000대의 플러그인 차량 및 밴이 판매되었으며, 2016년 말까지 누적 글로벌 판매량은 200만 대를 넘어섰다. 2016년 경량 플러그인 차량 부문의 전 세계 시장 점유율은 0.86%로 사상 최고치를 기록했으며, 이는 2015년 0.62%, 2014년 0.38%에서 증가한 수치이다.
누적 전 세계 경량 플러그인 차량 판매량은 2017년 11월에 300만 대를 넘어섰다. 2017년에는 전 세계적으로 약 120만 대의 플러그인 차량 및 밴이 판매되었으며, 중국이 전 세계 판매량의 약 절반을 차지했다. 플러그인 차량 부문은 1.3%의 시장 점유율을 달성했다. 2018년 플러그인 승용차 판매량은 200만 대를 약간 넘어섰으며, 시장 점유율은 2.1%였다. 2018년 12월 전 세계 재고는 530만 대의 경량 플러그인 차량에 달했다.
2019년 말까지 경량 플러그인 차량 재고는 총 755만 대였으며, 이 중 479만 대는 순수 전기차, 238만 대는 플러그인 하이브리드 차량, 377,970대는 전기 경상용차였다. 플러그인 승용차는 여전히 전 세계 차량 재고의 1% 미만을 차지했다. 또한 2019년에는 약 50만 대의 전기 버스가 운행 중이었으며, 대부분은 중국에 있었다. 2020년에는 경량 플러그인 차량의 전 세계 누적 판매량이 1,000만 대를 넘어섰다.
급속한 성장에도 불구하고, 플러그인 전기차 부문은 2018년 말까지 전 세계 도로에 있는 모든 차량 250대 중 1대(0.4%)에 불과했으며, 2019년에는 자동차 200대 중 1대(0.48%)로 증가했으며, 2020년 말까지 전 세계 도로에서 플러그인 차량의 점유율은 1%였다.
순수 전기차는 몇 년 동안 플러그인 하이브리드를 앞질렀고, 2019년 말까지 배터리식 전기자동차로의 전환이 계속되었다. 순수 전기차(BEV)와 플러그인 하이브리드(PHEV)의 전 세계 비율은 2012년 56:44에서 2015년 60:40으로, 2017년 66:34로 증가했으며, 2018년 69:31로, 2019년 74:26에 달했다. 2019년 말에 사용 중인 720만 대의 플러그인 승용차 중 3분의 2는 순수 전기차(480만 대)였다.
2016년부터 중국은 2016년에 미국과 유럽을 누적 판매량에서 모두 제치고 세계에서 가장 많은 경량 플러그인 전기자동차를 보유하게 되었다. 2019년 말 현재 중국 플러그인 승용차는 전 세계 플러그인 차량 재고의 46.7%를 차지했다. 유럽이 24.8%로 그 뒤를 이었고, 미국이 20.2%를 차지했다.
, 25개 도시가 전 세계 플러그인 전기차 재고의 44%를 차지했으며, 전 세계 승용차 판매량의 12%에 불과했다. 상하이시는 2011년 이후 누적 162,000대 이상의 전기차 판매로 세계를 선도했으며, 베이징시가 147,000대, 로스앤젤레스가 143,000대로 그 뒤를 이었다. 이들 도시 중 베르겐은 플러그인 부문에서 2017년 신차 판매의 약 50%를 차지하여 가장 높은 시장 점유율을 기록했으며, 오슬로가 40%로 그 뒤를 이었다.
, 중국은 784만 대의 고속도로 주행 가능 플러그인 차량 재고를 보유하여 세계에서 가장 많았으며, 이는 전 세계 플러그인 차량 재고의 약 46%에 해당한다. 이 중 순수 전기차는 전체 신에너지 승용차 중 81.6%를 차지했다. 플러그인 승용차는 2021년 말 현재 중국 도로의 모든 자동차 중 2.6%를 차지한다. 중국에서는 국산차가 신에너지차 판매를 지배하며, 2017년 판매량의 약 96%를 차지했다. 중국 승용 플러그인 시장의 또 다른 특징은 소형 보급형 차량의 우세이다.
중국은 또한 플러그인 경상용차 및 전기 버스 보급에서도 우위를 점하고 있으며, 2019년에는 50만 대 이상의 버스(전 세계 재고의 98%)와 247,500대의 전기 경상용차(전 세계 차량의 65%)에 달하는 재고를 보유하고 있다. 또한 이 나라는 12,000대 이상의 중대형 전기 트럭 판매를 선도하고 있으며, 거의 모든 트럭이 배터리 전기 트럭이다. 2011년 이후 모든 등급의 신에너지차량(NEV) 총 판매량은 2020년 말까지 거의 550만 대에 달했다.
BAIC EC-시리즈 순수 전기 도시형 자동차는 2017년과 2018년 중국 최고 판매 플러그인 자동차였으며, 2017년에는 세계 최고 판매 플러그인 자동차였다. 비야디 자동차는 2016년과 2017년에 세계 최고 판매 자동차 제조업체였다. 2020년에는 테슬라 모델 3가 137,459대 판매로 베스트셀러 플러그인 자동차에 올랐다.
2021년 말 기준 유럽에서는 약 567만 대의 플러그인 전기 승용차 및 경상용차가 운행 중이었으며, 이 중 290만 대는 순수 전기 승용차, 250만 대는 플러그인 하이브리드 차량, 약 22만 대는 경상용 순수 전기차였다. 유럽의 플러그인 승용차 재고는 중국 다음으로 세계에서 두 번째로 큰 시장이며, 2020년 전 세계 자동차 재고의 30%를 차지했다. 유럽은 또한 전기 경상용차 재고에서 2위를 차지했으며, 2019년 전 세계 재고의 33%를 차지했다.
2020년, 코로나19 범유행으로 인한 전 세계 자동차 판매량의 급격한 감소에도 불구하고, 유럽의 플러그인 승용차 연간 판매량은 처음으로 100만 대를 넘어섰다. 또한 유럽은 2020년에 2015년 이후 처음으로 중국을 제치고 세계 최대 플러그인 승용차 시장이 되었다.
플러그인 차량 부문의 시장 점유율은 2016년 신차 등록의 1.3%에서 2019년 3.6%로 증가했고, 2020년에는 11.4%를 달성했다. 유럽 지역에서 EV 재고 및 연간 판매량 측면에서 가장 큰 국가 시장은 독일, 노르웨이, 프랑스, 영국, 네덜란드, 스웨덴이다. 독일은 2019년 노르웨이를 제치고 유럽에서 가장 많이 팔린 플러그인 시장이 되었으며, 순수 전기차와 플러그인 하이브리드 부문 모두를 이끌었다. 2020년에는 2년 연속 유럽 최고 판매 국가 시장으로 선정되었다.
독일의 플러그인 전기자동차 재고는 유럽에서 가장 많으며, 2022년 1월 1일 기준 1,184,416대의 플러그인 차량이 운행 중이었고, 이는 독일 도로의 모든 승용차 중 2.5%를 차지하며 전년도 1.2%에서 증가했다. , 2010년 이후 누적 판매량은 138만 대의 플러그인 승용차였다. 독일은 2019년 21,890대의 경량 전기 상용차를 보유하여 프랑스 다음으로 유럽에서 두 번째로 많았다.
독일은 2019년 유럽 대륙에서 최고 판매 플러그인 차량 시장으로 등재되었고, 시장 점유율 3.10%를 달성했다. 코로나19 범유행으로 인한 전 세계 자동차 판매량의 감소에도 불구하고, 이 부문의 시장 점유율은 2020년에 13.6%로 사상 최고치를 달성했다. 2020년에 394,632대의 플러그인 승용차가 등록되어 2019년 대비 263% 증가한 사상 최고 판매량을 기록하며 독일이 2년 연속 유럽 최고 판매 플러그인 시장으로 선정되었다. 두 해 모두 독일 시장은 순수 전기차 및 플러그인 하이브리드 부문 모두를 이끌었다.
코로나19 범유행 관련 부족 현상과 특히 컴퓨터 칩 부족으로 인한 전 세계 자동차 판매량의 지속적인 감소에도 불구하고, 2021년 독일에서는 325,449대의 플러그인 하이브리드와 355,961대의 순수 전기차를 포함하여 사상 최고치인 681,410대의 플러그인 전기 승용차가 등록되었으며, 이는 이 부문의 시장 점유율을 26.0%로 급증시켰다.
, 2010년 이후 프랑스에서 총 786,274대의 경량 플러그인 전기자동차가 등록되었으며, 이 중 512,178대는 순수 전기 승용차 및 상용 밴, 274,096대는 플러그인 하이브리드였다. 이 중 60,000대 이상은 순수 전기 경상용차였다.
순수 전기 승용차의 시장 점유율은 2012년 신차 등록의 0.30%에서 2014년 0.59%로 증가했다. 2015년 노후 디젤 차량 폐차에 대한 슈퍼 보너스가 도입된 후, 순수 전기차와 플러그인 하이브리드 판매량이 급증하여 2015년 시장 점유율이 1.17%로 증가했으며, 2018년 2.11%로, 2019년에는 2.8%를 달성했다.
코로나19 범유행으로 인한 전 세계 자동차 판매량의 급격한 감소와 관련 전 세계 컴퓨터 칩 부족에도 불구하고, 2021년 프랑스의 플러그인 전기차 판매량은 2020년 대비 62% 증가한 315,978대의 경량 플러그인 차량으로 사상 최고치를 기록했다. 플러그인 전기 승용차의 시장 점유율은 2020년 11.2%로 증가했으며, 2021년에는 18.3%로 사상 최고치를 달성했다. 경량 플러그인 차량 부문(승용차 및 다목적 밴)의 합산 시장 점유율은 2021년에 15.1%를 달성했다.
, 프랑스는 중국에 이어 49,340대의 다목적 밴을 운행하며 세계에서 두 번째로 많은 경량 전기 상용차를 보유한 국가로 선정되었다. 순수 전기 다목적 밴의 시장 점유율은 2014년 1.22%에 달했으며, 2018년에는 1.77%로 증가했다.
2021년 12월까지 영국에서는 약 745,000대의 경량 플러그인 전기자동차가 등록되었으며, 이 중 395,000대는 순수 전기차, 350,000대는 플러그인 하이브리드였다.
영국에서는 2014년부터 플러그인 차량 판매량이 급증했다. 총 등록 대수는 2013년 3,586대에서 2016년 37,092대, 2018년 59,911대로 증가했다. 코로나19 범유행으로 인한 전 세계 자동차 판매량의 급격한 감소에도 불구하고, 2020년에는 다시 175,339대로 판매량이 급증했으며, 2021년에는 305,281대라는 기록적인 판매량을 달성했다.
플러그인 부문의 시장 점유율은 2013년 0.16%에서 2014년 0.59%로 증가했으며, 2018년에는 2.6%를 달성했다. 이 부문의 시장 점유율은 2019년 3.1%였고, 2020년 10.7%로 증가했으며, 2021년에는 18.6%라는 기록을 달성했다.
, 미쓰비시 아웃랜더 P-HEV는 영국에서 46,400대 이상 등록되어 역대 최고 판매 플러그인 차량이며, 닛산 리프가 31,400대 이상으로 그 뒤를 잇는다.
, 노르웨이의 경량 플러그인 전기자동차 재고는 647,000대였으며, 이 중 470,309대는 순수 전기차 승용차 및 밴(중고 수입차 포함), 176,691대는 플러그인 하이브리드였다. 노르웨이는 2016년부터 2018년까지 3년 연속 유럽 최고 판매 플러그인 국가 시장이었다. 2019년까지 노르웨이는 플러그인 차량 및 밴 재고가 유럽에서 가장 많았고, 전 세계에서는 세 번째로 많았다.
노르웨이 플러그인 차량 부문의 시장 점유율은 몇 년 동안 세계 최고였으며, 2017년 39.2%를 기록하여 2016년 29.1%에서 증가했으며, 2018년에는 49.1%로, 2019년에는 55.9%로 증가했으며, 2020년에는 74.7%에 달하여 2020년 노르웨이에서 판매된 신차 4대 중 3대가 플러그인 전기차였다. 2021년 9월에는 플러그인 차량 부문의 합산 시장 점유율이 신차 등록의 91.5%를 기록하여, 순수 전기차는 77.5%, 플러그인 하이브리드는 13.9%를 기록하며 어느 나라에서도 달성한 적 없는 세계 최고 월별 플러그인 차량 시장 점유율을 달성했다. 플러그인 부문의 시장 점유율은 2021년 86.2%로 증가했다.
2018년 10월, 노르웨이는 운행 중인 승용차 10대 중 1대가 플러그인 전기차인 최초의 국가가 되었다. 그리고 2021년 말까지 플러그인 전기차는 노르웨이 도로의 모든 승용차 중 22.1%를 차지했다.
이 나라의 플러그인 전기자동차는 98%의 전기가 수력 발전에서 나오기 때문에 세계에서 가장 친환경적인 차량 중 하나이다. 노르웨이는 세계에서 1인당 EV 소유 비율이 가장 높은 국가이다.
, 네덜란드에서는 390,454대의 고속도로 주행 가능 경량 플러그인 전기자동차가 운행 중이었으며, 이 중 137,663대는 순수 전기차, 243,664대는 플러그인 하이브리드 차량, 9,127대는 경량 플러그인 상용차였다. 플러그인 승용차는 2021년 말 현재 네덜란드 도로의 모든 자동차 중 4.33%를 차지했다.
, 네덜란드는 노르웨이에 이어 세계에서 두 번째로 많은 1인당 플러그인 소유 비율을 기록했다. 2016년에는 세금 규정 변경으로 인해 플러그인 판매량이 급격히 감소했으며, 정부 인센티브 변경의 결과로 플러그인 시장 점유율은 2015년 9.9%에서 2016년 6.7%로, 2017년에는 2.6%로 하락했다. 2019년 1월 발효된 또 다른 세금 규정 변경을 앞두고 2018년에는 흡수율이 6.5%로 증가했으며, 2019년에는 14.9%로, 2020년에는 24.6%로 증가했으며, 2021년에는 29.8%라는 기록을 달성했다.
, 2010년 이후 미국에서 고속도로 주행 가능 플러그인 전기 승용차의 누적 판매량은 총 4,684,128대였다. 미국은 2015년에 유럽에, 2016년에 중국에 추월당한 이후 세계에서 세 번째로 큰 플러그인 승용차 재고를 보유하고 있다. 캘리포니아주는 2021년 11월까지 100만 대의 플러그인 차량이 판매된 미국 내 최대 플러그인 지역 시장이다.
테슬라 모델 3 전기자동차는 2018년과 2019년 2년 연속 미국에서 가장 많이 팔린 플러그인 차량이었다. 2019년에 모델 3의 누적 판매량은 단종된 쉐보레 볼트 플러그인 하이브리드를 제치고 미국에서 역대 최고 판매 플러그인 차량이 되었으며, 추정 300,471대가 인도되었고, 테슬라 모델 S 순수 전기자동차가 약 157,992대, 쉐보레 볼트가 157,054대로 그 뒤를 이었다.
2020년 12월 기준으로 일본은 293,081대의 플러그인 승용차를 도로에 보유하고 있었으며, 이 중 156,381대는 전기 자동차이고 136,700대는 플러그인 하이브리드 자동차였다. 2019년에 운행 중인 전기 경상용차의 총 대수는 9,904대였다.
플러그인 판매량은 2015년에 24,660대, 2016년에는 24,851대였다. 일본 플러그인 부문의 성장률은 2013년부터 둔화되었고, 2014년과 2015년에는 연간 매출이 유럽, 미국, 중국에 뒤처졌다. 해당 세그먼트의 시장 점유율은 2014년 0.68%에서 2016년 0.59%로 감소했다. 2017년 판매량은 회복되어 플러그인 자동차가 거의 56,000대가 판매되었다. 이 부문의 시장 점유율은 1.1%에 도달했다. 2018년 판매량은 약간 감소하여 52,000대가 되었고 시장 점유율은 1.0%였다. 시장 점유율은 2019년 0.7%, 2020년 0.6%로 계속 감소했다.
플러그인 자동차 판매의 감소는 일본 정부와 주요 국내 자동차 제조업체가 플러그인 전기 자동차 대신 수소 연료 전지 자동차를 채택하고 홍보하기로 결정한 것을 반영한다.
데니스 헨나디요비치 프로코펜코(, , 1991년 6월 27일~)는 우크라이나의 군인이다. 그는 우크라이나 국민위병의 중령이자 제12 특수부대 여단 "아조프"의 사령관인 우크라이나 군 장교로, 러시아-우크라이나 전쟁의 참전용사이다.
프로코펜코는 러시아의 우크라이나 침공에 대응하여, 마리우폴을 러시아의 포위로부터 방어하는 지도자로 부상하여 마리우폴 수비대를 지휘했다. 그는 전쟁 전선에서의 리더십 역할로 2022년 3월 우크라이나의 영웅 칭호를 받았다.
이호르 볼로디미로비치 클리멘코(, , 1972년 10월 25일~)는 우크라이나의 군인, 경찰공무원으로 2023년 2월 7일(1월 18일부터 권한대행)부터 내무부 장관으로 재직 중이다. 이다. 그는 헬리콥터 추락 사고로 사망한 데니스 모나스티르스키의 후임으로 내무부 장관직에 올랐다. 그는 2019년 9월 25일부터 2023년 1월 19일까지 우크라이나 국가 경찰 총장을 역임했다.
야외지질조사(野外地質調査, Geologic Field Survey, Outdoor geological survey)는 지질학자들이 특정한 지역에서 자연 상태의 암석과 지층을 직접 관찰하고 자료를 수집하는 야외 활동을 지칭한다. 야외지질조사는 지질학에서 실내 실험이나 분석만으로는 얻기 힘든 현장 정보를 파악하는 데 필수적이다. 야외지질조사의 주요 목적은 특정 지역의 지질 구조, 암석의 종류와 분포를 조사하고 이를 토대로 지질도를 작성하며 해당 지역의 지질을 종합적으로 이해하는 것이며, 궁극적으로는 지구의 역사를 구명하는 것이다. 야외지질조사를 통해 얻은 데이터는 지질도를 작성하거나, 광물자원을 탐사하고, 지진이나 산사태와 같은 지질재해를 예측하는 데 활용된다.
지구과학 분야에서는 야외 실습을 강조하나, 지구과학적 사실의 암기만을 요구하는 교육의 문제점은 오래전부터 제기되어 왔다. 대한민국의 경우 고등학교 이하 지구과학 과목에서는 입시 위주의 교육 환경, 행정적 지원 미흡, 전문 인력 부재 등의 문제로 야외지질조사가 충분히 수행되지 않고 있다. 광물이나 암석 감별, 단층이나 습곡과 같은 지질구조는 모형만으로는 완전히 학습할 수 없고 야외에서의 실제 산출(產出) 상태를 직접 관찰하여야 확실한 판별을 할 수 있다.
일반적인 야외지질조사의 준비물은 다음과 같다.
안전 장비.
노두는 보통 깊은 산 속이나 절벽, 계곡, 해안가에 위치한다. 낙석이나 추락에 대비해 헬멧, 안전화, 장갑, 등산복 등 보호 장구를 갖춰야 한다.
측정 장비.
클리노미터(Clinometer)는 주로 퇴적암 지층의 경사각과 방향을 측정하는 데 사용되며, 줄자 등 휴대용 거리 측정기는 지층의 두께나 거리를 재는 데 유용하다. 클리노미터(Clinometer)는 지층의 자세를 나타내는 주향(strike)과 경사(dip)를 측정하는 도구이다. 주향은 지층면과 수평면이 만나는 선의 방위각을 의미한다. 클리노미터의 긴 모서리를 지층면에 수평하게 놓은 후, 나침반 바늘이 가리키는 방향을 읽어 기록한다. 경사는 지층면이 수평면과 이루는 최대 각도를 의미한다. 클리노미터의 짧은 모서리를 지층면에 수직하게 놓은 후, 각도계의 눈금을 읽어 기록한다. 경사각과 함께 경사 방향(지층이 기울어진 방향)도 반드시 기록해야 한다. 예를 들어, N30E/45NW와 같이 주향과 경사를 함께 표기한다.
암석 채취 도구.
지질망치()는 암석의 시료나 화석을 채취하고 깨뜨리는 데 사용된다. 일반적인 망치와 달리 끝 부분이 뾰족하게 생겼다.
기록 장비.
야외 수첩, 필기도구, 카메라, GPS는 현장에서의 관찰 내용을 정확히 기록하고 위치 정보를 남기는 데 필요하다. 지질학 논문에서는 암석의 사진과 함께 해당 사진의 위치 정보와 좌표 등을 기재한다. 현대에는 휴대용 스마트 기기의 카메라 및 GPS와 같은 장비의 발달로 기록과 정보 수집이 용이해졌다.
지형도 또는 지질도, 나침반, 암석 표본이나 화석을 담을 주머니/봉투, 응급처치 키트 등을 소지한다.
노두 조사.
노두(Outcrop)는 지표에 드러난 암석을 의미하며, 야외지질조사의 핵심 대상이다. 암석의 색깔, 조암 광물의 종류와 구성 물질, 조직, 화석의 유무, 기타 특징을 참고하여 암석을 퇴적암, 변성암, 화성암으로 구분하며, 암석 종류에 따라 관찰 방법이 달라진다. 풍화 작용을 받은 암석은 변색되므로 풍화가 심한 암석은 지질망치로 암석의 일부를 파괴하여 그 속의 신선한 면을 관찰하여야 한다.
퇴적암 노두는 층리나 연흔, 건열, 사층리 등 퇴적 구조(sedimentary structure)를 중점적으로 관찰한다. 층리의 두께, 색상, 입자 크기 변화 등을 기록하면 퇴적 환경을 유추할 수 있다. 연흔과 건열, 사층리는 퇴적암이 퇴적될 당시의 퇴적 환경을 알려주는 중요한 단서가 된다. 일반적으로 화석은 퇴적암에서만 발견되기 때문에 노두가 퇴적암으로 확정되면 화석의 유무 여부도 판별한다.
단층이나 습곡, 암맥과 같은 구조는 퇴적암 노두에서 더 인지하기 쉽다. 대개 괴상인 변성암이나 화성암과 달리 대부분의 퇴적암은 줄무늬(층리)가 선명하기 때문이다.
변성 작용으로 형성된 변성암은 엽리나 편마 구조(gneissic structure)와 같은 구조적 특징을 관찰한다. 엽리의 방향과 경사, 엽리를 구성하는 광물의 종류와 배열 상태를 기록한다.
마그마가 굳어 형성된 화성암은 암석 내의 광물 결정의 크기(결정질 조직), 종류, 절리의 방향과 경사 등을 관찰한다. 암맥이나 관입암의 경우 주변 암석과의 관계를 파악하여 선후 관계를 조사한다.
지질도(Geologic map)는 특정 지역의 지질 정보를 시각적으로 표현한 지도이다. 야외에서 측정한 지층의 주향, 경사, 암석 종류, 경계 등을 야외 수첩이나 미리 준비된 지도에 직접 기록하면서 작성한다. 여러 노두에서 얻은 데이터를 종합하여 지층의 연속성과 지질 구조를 파악하고, 이를 바탕으로 최종 지질도를 완성한다. 지질도는 다양한 색상과 기호를 사용하여 암석의 종류와 분포를 나타내며, 지층의 경계선을 명확하게 표시한다.
야외지질조사 시 현장 사진은 중요한 시각적 기록 자료가 된다. 노두의 전체적인 모습, 단층, 습곡, 암맥 등 핵심적인 지질 구조, 특징적인 암석 표면 등을 촬영한다. 사진을 촬영할 때는 축척을 가늠할 수 있도록 지질학 망치, 줄자, 클리노미터 등 크기를 알 수 있는 다른 측정 도구를 함께 두는 것이 좋다. 사진에 찍힌 대상의 방위(동서남북)와 정확한 위치(GPS 좌표)를 기록하는 것도 중요하다.
지질학자들이 논문이나 보고서를 작성함에 있어서 야외지질조사는 주로 지질도 작성과 화석 발견을 목적으로 하지만, 광물자원을 탐사하거나 지하에 숨어 있는 단층의 흔적을 찾을 때도 야외지질조사를 수행한다.
지질도 작성.
임보성 외(2025)는 강원특별자치도 동해시·삼척시의 신생대 제3기 북평 분지를 대상으로 야외지질조사를 수행하여 상세한 지질도를 작성하였고, 동해시 동부 지역에서는 분지 퇴적암과 기반암의 부정합 경계를, 삼척시 미로면 사둔리 지역에서 분지 경계 단층의 노두를 발견하여, 북평 분지 동측은 기반암인 조선 누층군을 분지 퇴적암이 부정합으로 덮는 반지구(half-graben) 형태의 구조로 해석하였다.
지하자원 탐사.
한국지질자원연구원(2013)은 경상 분지 내 셰일가스의 부존 가능성을 조사하면서, 낙동층과 진주층의 셰일의 분포와 셰일가스 부존 유망성을 평가하기 위해 경상 분지 남부 지역에서 야외지질조사를 실시하여 18개의 노두와 좌표, 암상, 지층을 기재하고 시료를 채취하였다.
양산 단층, 금왕 단층과 같은 수백 km의 연장을 보이는 대규모 단층들은 대개 지하 수 킬로미터 깊이에 숨어 있어 인지하기 어렵지만, 대규모 단층대가 지나는 곳에서는 주변의 암석 노두에서 단층핵, 단층비지, 단층파쇄대 등 단층과 관련된 구조가 나타나 야외지질조사의 대상이 된다. 천영범(2018)은 경상 분지 의성소분지 가음 단층을 대상으로 야외지질조사를 수행하여, 신녕 단층과 관련된 6개의 단층 노두를 보고하였다.
미하일로 알베르토비치 페도로우(, , 1991년 1월 21일~)는 우크라이나의 정치인, 사업가이다. 2019년부터 2023년 3월까지 부총리와 디지털 전환부 장관을 지냈다. 2023년 3월 21일, 그의 직무와 직함은 혁신, 교육, 과학 및 기술 담당 부총리 겸 디지털 전환부 장관으로 확대되었다. 2025년 7월 17일, 페도로우는 율리야 스비리덴코의 정부에서 제1부총리로 임명되었다.
비톨드 파울로비치 포킨(, , 1932년 10월 25일~2025년 3월 20일)은 우크라이나의 정치인이다. 1991년 8월 24일 독립 선언부터 1992년 10월 1일까지 초대 우크라이나 총리를 역임했다. 그는 이전에 1990년 10월 23일부터 1991년 8월 24일까지 우크라이나 소비에트 사회주의 공화국의 총리를 역임했다.
포킨은 비탈리 마솔이 사임 압력을 받은 후, 1990년 10월 17일 우크라이나 소비에트 사회주의 공화국 각료회의 의장으로 임명되었다. 1991년 11월에 소련에서 독립한 우크라이나의 첫 번째 총리가 되었으며, 1992년 우크라이나에 초인플레이션 현상이 일어나 발렌틴 시모넨코의 압력을 받아 총리직을 사임하였다. 1994년 5월에는 우크라이나 최고 라다 부의장을 역임했다.
발렌틴 코스탼티노비치 시모넨코(, 1940년 7월 4일~)는 우크라이나의 정치인이자 전 소련 공산당 간부이다. 1996년부터 2011년까지 우크라이나 국가감사원 의장을 역임했다.
1983년부터 1992년까지 오데사 시장을 지냈고, 이후 포킨 정부에서 우크라이나 총리 제1부총리를 역임했다. 1992년 10월 (10월 2일~12일) 10일간 비톨드 포킨의 사임과 레오니드 쿠치마의 취임에 따라 당연직으로 우크라이나 총리 권한 대행을 지냈다. 시모넨코는 우크라이나 최초의 "총리 권한대행"이 되었다.
또한 시모넨코는 최고 라다(의회)에 3회 연속 (11, 12(1), 13(2)대 소집) 선출되었다. 1996년에는 우크라이나 국가감사원 의장으로 선출되었다. 2003년에 두 번째 7년 임기로 재선되었다.
유힘 레오니도비치 즈뱌힐스키(, , 1933년 2월 20일~2021년 11월 6일)는 우크라이나의 정치인이다.
즈뱌힐스키는 1990년 우크라이나 최고 소비에트 선거부터 2019년 우크라이나 총선에 불참할 때까지 8번의 선거에서 의회에 선출된 유일한 최고 라다 의원이다.
즈뱌힐스키는 1993년과 1994년에 우크라이나 제1 부총리와 우크라이나 총리 권한대행을 지냈다.
조규태(曺圭太, 1967년 12월 23일~)는 대한민국의 사회기관단체장이다. 현재 서울YMCA의 회장(제 27대)으로 재임중이며, 재일본한국YMCA 이사, 한국다문화청소년협회 운영이사, 한국아동단체협의회 이사, 한국법무보호복지학회 부회장 등을 역임하며 여러 단체에서 다양한 사회활동을 추진하고 있다.
조규태는 1967년 12월 23일 충청북도 보은군 마로면 기대리에서 출생하였으며, 농촌 공동체의 대가족 환경 속에서 성장하였다. 성장 과정에서 조부모와 부모로부터 성실, 배려, 책임, 정직 등의 가치를 교육받으며 리더십의 기초를 다졌다. 초등학교 시절 경기도 안양시로 전학하여 안양초등학교, 안양중학교, 안양고등학교를 졸업하였으며, 학창 시절에는 봉사활동과 학생회 활동에 적극 참여하여 환경정화운동, 지역 청소년 대상 캠페인 등을 주도하였다. 고등학교 졸업 후 숭실대학교 법학과에 진학하여 학사, 석사, 박사 학위를 모두 취득했으며, 1998년 「노동형법의 특수성에 관한 연구」라는 주제로 박사학위를 받았다. 이는 집단적 노동행위에서 발생하는 범죄를 구성요건·위법성·책임 체계에 따라 분석한 국내 최초 연구였다.
학문적 경력을 이어가며 숭실대학교 법과대학 조교와 법학연구소 전임연구원으로 근무하였고, 이후 숭실대학교와 국민대학교에서 법학 강의를 맡았다. 연구와 강의와 더불어 법학, 소비자법, 가맹거래, 전자상거래 분야에서 다수의 저서를 집필하여 전문성을 확립하였다. 1997년에는 서울YMCA에 합류하여 청년운동과 시민사회 활동을 시작하였으며, IMF 외환위기 시기 청년들의 영적·사회적 지원을 담당하며 YMCA 운동의 사회적 역할을 확장해 나갔다. 이후 월남시민문화연구소 책임연구원으로서 민간운동의 학문적 기초를 다졌고, 서울YMCA에서는 총무부장(2011), 운영본부장(2016)을 거쳐 2020년 제27대 회장으로 선임되었다.
서울YMCA 회장으로서 조규태는 두 차례 임기 프로젝트를 통해 운동 방향을 제시하였다. 첫 임기(2020~2024)에는 「Just Love 사랑실천」 프로젝트를 추진하여 기독교적 사랑과 봉사 실천을 운동의 핵심으로 삼았으며, 두 번째 임기(2024~)에는 「창조질서의 회복, 어우러지는 세상」 프로젝트를 통해 평화, 생태, 공동체 회복을 중심 의제로 내세웠다. 이와 함께 사회적 의제에도 적극 참여하여 2022년 산불 등 대형 재난을 계기로 재난안전 네트워크를 출범시켰고, 긴급 대응 봉사조직인 ‘바로봉사단’을 창설하였다. 또한 기후위기 대응과 ESG 가치 확산을 위해 ‘광화문원팀’을 결성하고 우유팩 재활용 캠페인, 탄소중립 선언 등 시민 참여형 환경운동을 이끌었다. 청소년 분야에서는 국내 최초의 청소년 쉼터 개관을 계기로 가정 밖 청소년 지원 활동을 지속적으로 추진하였으며, ‘희망돌이, 함께 걷기’ 프로그램 등으로 청소년의 사회 복귀와 자립을 돕는 활동을 전개하였다.
이외에도 조규태는 사회복지법인 삼동소년촌 이사, 한국법무보호복지학회 부회장, 한국아동단체협의회 이사, 재일본한국YMCA 이사, 해양경찰청 중앙해양수색구조기술위원회 위원, 해양경찰청 명예민간해양구조대원 등으로 참여하여 청소년·법률·재난안전·국제협력 등 여러 분야에서 활동하였다. 또한 월남 이상재 기념사업에도 주도적으로 참여하여 월남시민문화연구소 설립, 기념사업회 창립, 기념관 건립 및 생가 복원 등에도 기여하였다. 그의 활동은 학문과 실천을 결합한 사회운동가로서의 면모를 보여주며, 법학자이자 YMCA 지도자로서 한국 시민사회에 다방면으로 영향을 끼쳤다.
불균일 촉매()는 상이 시약이나 생성물과 다른 촉매 반응이다. 이 과정은 시약, 생성물, 촉매가 같은 상에 존재하는 균일 촉매와 대조된다. 상은 고체, 액체, 기체 구성 요소를 구분할 뿐만 아니라 섞이지 않는 혼합물(예: 기름과 물) 또는 계면이 존재하는 모든 곳을 구분한다.
불균일 촉매는 일반적으로 고체상 촉매와 기체상 반응물을 포함한다. 이 경우, 촉매 표면에서 분자 흡착, 반응, 탈착의 순환이 일어난다. 열역학, 물질 전달 및 열 전달은 반응 속도에 영향을 미친다.
불균일 촉매는 더 빠르고 대규모의 생산과 선택적 생성물 형성을 가능하게 하기 때문에 매우 중요하다. 전 세계 GDP의 약 35%가 촉매 반응의 영향을 받는다. 화학 물질(부피 기준)의 90% 생산은 고체 촉매의 도움을 받는다. 화학 및 에너지 산업은 불균일 촉매에 크게 의존한다. 예를 들어, 하버-보슈법은 비료의 중요한 구성 요소인 암모니아 합성에서 금속 기반 촉매를 사용한다. 2016년에 1억 4,400만 톤의 암모니아가 생산되었다.
흡착은 불균일 촉매의 필수 단계이다. 흡착은 기체(또는 용액) 상 분자(흡착질)가 고체(또는 액체) 표면 원자(흡착제)에 결합하는 과정이다. 흡착의 역은 탈착으로, 흡착질이 흡착제로부터 분리되는 것이다. 불균일 촉매에 의해 촉진되는 반응에서 촉매는 흡착제이고 반응물은 흡착질이다.
흡착의 종류.
흡착에는 두 가지 유형이 있다. 약하게 결합된 흡착인 물리흡착과 강하게 결합된 흡착인 화학흡착이다. 불균일 촉매의 많은 과정은 이 두 가지 극단 사이의 어디쯤에 있다. 레너드-존스 퍼텐셜 모델은 원자 간 거리에 따른 분자 상호작용을 예측하기 위한 기본 틀을 제공한다.
물리흡착.
물리흡착에서 분자는 반데르발스 힘을 통해 표면 원자에 끌린다. 여기에는 쌍극자-쌍극자 상호작용, 유도 쌍극자 상호작용 및 런던 분산력이 포함된다. 흡착질과 흡착제 사이에 화학 결합이 형성되지 않고, 그들의 전자 상태는 비교적 교란되지 않는다. 물리흡착의 일반적인 에너지는 3~10 kcal/mol이다. 불균일 촉매에서 반응물 분자가 촉매에 물리흡착될 때, 이는 일반적으로 전구체 상태, 즉 화학흡착(더 강하게 결합된 흡착) 전의 중간 에너지 상태에 있다고 말한다. 전구체 상태에서 분자는 화학흡착, 탈착 또는 표면을 가로지르는 이동을 겪을 수 있다. 전구체 상태의 특성은 반응 속도론에 영향을 미칠 수 있다.
화학흡착.
분자가 표면 원자에 충분히 가까이 접근하여 원자 궤도가 겹치면 화학흡착이 일어날 수 있다. 화학흡착에서 흡착질과 흡착제는 전자를 공유하며 이는 화학 결합의 형성을 의미한다. 화학흡착의 일반적인 에너지는 20~100 kcal/mol 범위이다. 화학흡착의 두 가지 경우는 다음과 같다.
표면 반응.
대부분의 금속 표면 반응은 촉매 중간체가 주기적으로 생성되고 소비되는 연쇄 전파에 의해 일어난다. A + B → C에 대한 두 가지 주요 표면 반응 메커니즘을 설명할 수 있다.
대부분의 불균일 촉매 반응은 랭뮤어-힌셸우드 모델로 설명된다.
불균일 촉매에서는 반응물이 벌크 유체상에서 확산하여 촉매 표면에 흡착된다. 흡착 부위가 항상 활성 부위는 아니므로 반응물 분자는 표면을 가로질러 활성 부위로 이동해야 한다. 활성 부위에서 반응물 분자는 촉매 중간체를 통해 에너지적으로 더 쉬운 경로를 따라 반응하여 생성물 분자를 형성한다(오른쪽 그림 참조). 그런 다음 생성물 분자는 표면에서 탈착하여 멀리 확산된다. 촉매 자체는 그대로 유지되며 추가 반응을 중개할 수 있다. 열 및 물질 전달과 같은 수송 현상도 관찰된 반응 속도에 영향을 미친다.
촉매 설계.
촉매는 전체 표면에서 반응물에 대해 활성을 나타내지 않는다. 특정 위치만이 촉매 활성을 가지며, 이를 활성 부위라고 한다. 고체 촉매의 표면적은 사용 가능한 활성 부위의 수에 강한 영향을 미친다. 산업적으로는 고체 촉매가 종종 다공성으로 만들어져 표면적을 최대화하며, 일반적으로 50–400 m2/g에 달한다. MCM-41과 같은 일부 메조포러스 실리카는 1000 m2/g 이상의 표면적을 가진다. 다공성 물질은 높은 표면적 대 질량비와 향상된 촉매 활성으로 인해 비용 효율적이다.
많은 경우, 고체 촉매는 표면적을 늘리고(활성 부위 수를 분산시키고) 안정성을 제공하기 위해 지지 재료에 분산된다. 일반적으로 촉매 지지체는 불활성이고 녹는점이 높은 물질이지만, 그 자체로 촉매 역할을 할 수도 있다. 대부분의 촉매 지지체는 다공성(주로 탄소, 실리카, 제올라이트 또는 알루미나 기반)이며 높은 표면적 대 질량비 때문에 선택된다. 주어진 반응에 대해 다공성 지지체는 반응물과 생성물이 물질에 들어가고 나갈 수 있도록 선택되어야 한다.
종종 촉매 활성, 선택성 및 안정성에 영향을 미치기 위해 반응 공급물 또는 촉매에 의도적으로 물질이 첨가된다. 이러한 화합물을 촉진제라고 한다. 예를 들어, 암모니아 합성 중에 산화 알루미늄(Al2O3)이 첨가되어 Fe-촉매의 소결 과정을 늦춤으로써 더 큰 안정성을 제공한다.
사바티에 원리는 현대 촉매 이론의 초석 중 하나로 간주될 수 있다. 사바티에 원리는 표면-흡착질 상호작용이 최적의 양이어야 한다고 말한다. 즉, 반응물에 대해 불활성일 정도로 약해서도 안 되고, 표면을 독화하고 생성물의 탈착을 방해할 정도로 강해서도 안 된다. 표면-흡착질 상호작용이 최적이어야 한다는 진술은 정성적인 것이다. 일반적으로 화학 반응과 관련된 흡착질과 전이 상태의 수는 많으므로 최적값은 다차원 공간에서 찾아야 한다. 그러한 다차원 공간에서 촉매를 설계하는 것은 계산적으로 실행 가능한 작업이 아니다. 또한, 그러한 최적화 과정은 직관과는 거리가 멀 것이다. 촉매 설계 공간의 차원을 줄이기 위해 스케일링 관계가 사용된다. 이러한 관계는 흡착질 결합 에너지(또는 흡착질 결합 에너지와 BEP 관계로도 알려진 전이 상태 사이) 사이의 상관관계이다. 즉, OH와 OOH 스케일링처럼 "충분히 유사한" 관계이다. 촉매 설계 문제에 스케일링 관계를 적용하면 공간 차원이 크게 줄어든다(때로는 1 또는 2만큼 작게). 또한 이러한 스케일링 관계를 기반으로 한 마이크로 운동학적 모델링을 사용하여 특정 압력 또는 온도 조건에서 분자의 흡착, 반응 및 탈착과 관련된 운동학을 고려할 수 있다. 이러한 모델링은 사바티에 원리에 의해 정성적으로 설명된 최적값이 "화산의 꼭대기"라고 불리는 잘 알려진 화산 플롯으로 이어진다. 스케일링 관계는 유리기 표면-흡착된 그룹(예: O*, OH*)의 에너지뿐만 아니라 닫힌 껍질 분자 간의 에너지 또는 해당 유리기 흡착질과의 에너지를 연결하는 데 사용될 수 있다. 촉매 과학 연구자들의 최근 과제는 스케일링 관계를 "깨는" 것이다. 스케일링 관계에 나타나는 상관관계는 촉매 설계 공간을 제한하여 "화산의 꼭대기"에 도달하는 것을 방해한다. 스케일링 관계를 깨는 것은 스케일링 관계를 따르지 않는 표면이나 모티프를 설계하거나, 올바른 방향으로 다른 스케일링 관계(관련 흡착질에 대한 일반적인 관계보다)를 따르는 것을 의미할 수 있다. 즉, 반응성 화산의 꼭대기에 더 가까이 다가갈 수 있는 것을 말한다. 촉매 반응성을 연구하는 것 외에도 스케일링 관계를 사용하여 특정 생성물에 대한 선택성을 연구하고 재료를 스크리닝할 수 있다. 특정 생성물을 다른 생성물보다 선호하는 특별한 결합 에너지 조합이 있다. 때로는 특정 생성물에 대한 선택성을 변경할 수 있는 결합 에너지 세트가 서로 "스케일"되므로 선택성을 향상시키려면 일부 스케일링 관계를 깨야 한다. 이에 대한 예는 메탄과 메탄올 산화 활성화 에너지 사이의 스케일링으로, 메탄을 메탄올로 직접 전환하는 데 선택성이 부족한 이유가 된다.
촉매 비활성화.
촉매 비활성화는 시간이 지남에 따라 촉매 활성 및 선택성이 상실되는 것으로 정의된다.
반응 속도를 감소시키는 물질을 독이라고 한다. 독은 촉매 표면에 화학흡착되어 반응물 분자가 결합할 수 있는 활성 부위의 수를 감소시킨다. 일반적인 독으로는 5족, 6족, 7족 원소(예: S, O, P, Cl), 일부 독성 금속(예: As, Pb), 여러 개의 결합을 가진 흡착종(예: CO, 불포화 탄화수소)이 있다. 예를 들어, 황은 Cu/ZnO 촉매를 독화하여 메탄올 생산을 방해한다. 반응 속도를 증가시키는 물질을 촉진제라고 한다. 예를 들어, 암모니아 합성에서 알칼리 금속의 존재는 N2 해리 속도를 증가시킨다.
독과 촉진제의 존재는 속도 결정 단계의 활성화 에너지를 변경하고 특정 생성물 형성N 대한 촉매의 선택성에 영향을 미칠 수 있다. 양에 따라 물질은 화학 공정에 유리하거나 불리할 수 있다. 예를 들어, 에틸렌 생산에서 소량의 화학흡착된 염소는 Ag-촉매의 CO2에 대한 에틸렌 선택성을 향상시켜 촉진제 역할을 하지만, 너무 많은 염소는 독으로 작용한다.
촉매 비활성화의 다른 메커니즘은 다음과 같다.
산업에서는 촉매 비활성화로 인해 공정 중단 및 촉매 교체로 인해 매년 수십억 달러의 비용이 발생한다.
산업적 사례.
산업에서는 나노미터 이하에서 수십 미터에 이르는 여러 규모에 걸쳐 반응기 및 촉매 설계와 같은 많은 설계 변수를 고려해야 한다. 기존의 불균일 촉매 반응기에는 회분식 반응기, 연속식 반응기, 유동층 반응기가 포함되며, 최근에는 고정층, 마이크로 채널 및 다기능 불균일 촉매 반응기가 포함된다. 고려해야 할 다른 변수로는 반응기 치수, 표면적, 촉매 유형, 촉매 지지체, 그리고 온도, 압력 및 반응물 농도와 같은 반응기 작동 조건이 있다.
불균일 촉매를 통합한 몇 가지 대규모 산업 공정은 다음과 같다.
고체-액체 및 액체-액체 촉매 반응.
대부분의 불균일 촉매는 고체이지만, 실제적인 가치를 가지는 몇 가지 변형이 있다. 두 개의 섞이지 않는 용액(액체)의 경우, 하나는 촉매를 운반하고 다른 하나는 반응물을 운반한다. 이러한 설정은 프로필렌의 하이드로포르밀화에 의한 부티르알데히드의 산업적 생산에 적용되는 이중상 촉매 반응의 기초이다.
구디나 툼사(Gudina Tumsa, 1929년 – 1979년 7월 28일)는 에티오피아 루터교 및 복음주의 기독교 신학자이자 에티오피아 복음주의 교회 메카네 예수스(EECMY, Ethiopian Evangelical Church Mekane Yesus)의 사무총장이었다. 에티오피아 왈레가(Wollega의 부지(Bodji)에서 태어났다. 구디나는 에큐메니칼 및 초교파 협의회인 에티오피아 교회 협력 협의회 설립을 도왔고 초대 의장으로 선출되었다. Tumsa는 "신학적 사상과 교회 실천에서 독립을 향한 결정적인 추진력을 교회에 주었다", 서구 기독교의 여러 측면을 비판했다. 그의 신학의 대부분은 그가 교회 지도자들과 일반 대중에게 쓴 편지와 1960년대와 1970년대에 전 세계의 다양한 컨퍼런스에서 한 연설에 담겨 있다.
나노물질 기반 촉매()는 일반적으로 금속 나노입자를 기반으로 하는 불균일 촉매이다. 금속 나노입자는 높은 겉넓이를 가지므로 촉매 활성을 증가시킬 수 있다. 나노입자 촉매는 쉽게 분리하고 재활용할 수 있다. 일반적으로 나노입자의 분해나 응집을 방지하기 위해 온화한 조건에서 사용된다. 많은 경우 기판에 지지되지만, 그렇지 않은 경우도 있다.
기능화 나노입자.
기능화된 금속 나노입자는 비기능화 금속 나노입자에 비해 용매에 대해 더 안정적이다. 액체 상태에서 금속 나노입자는 반데르발스 힘의 영향을 받을 수 있다. 입자 응집은 때때로 겉넓이를 낮춤으로써 촉매 활성을 감소시킬 수 있다. 나노입자는 고분자나 올리고머로 기능화되어 보호층을 형성하여 나노입자들이 서로 상호작용하는 것을 방지함으로써 입체적으로 안정화될 수 있다. 두 가지 금속의 합금인 이금속 나노입자는 두 금속 간의 촉매 작용에 시너지 효과를 일으키는 데 사용된다.
탈할로겐화 및 수소화.
나노입자 촉매는 폴리염화 바이페닐과 같은 C-Cl 결합의 수소화분해에 활성을 보인다. 다른 반응으로 할로겐화된 방향족 아민의 수소화는 제초제 및 살충제뿐만 아니라 경유의 화학 합성에도 중요하다. 유기화학에서 중수소를 이용한 C-Cl 결합의 수소화는 속도론적 동위원소 효과와 관련된 실험에서 사용하기 위해 방향족 고리를 선택적으로 표지하는 데 사용된다. 부일(Buil) 등은 로듐 배위 화합물을 생성하여 로듐 나노입자를 만들었다. 이 나노입자들은 방향족 화합물의 탈할로겐화뿐만 아니라 벤젠의 사이클로헥세인으로의 수소화를 촉매했다.
고분자 안정화 나노입자는 신남알데하이드와 시트로넬랄의 수소화에도 사용될 수 있다. 위(Yu) 등은 루테늄 나노촉매가 기존 촉매에 비해 시트로넬랄의 수소화에 더 선택적임을 발견했다.
하이드로실릴화 반응.
금, 코발트, 니켈, 팔라듐, 또는 백금 유기금속 복합체를 실란으로 환원시키면 하이드로실릴화 반응을 촉매하는 금속 나노입자가 생성된다. BINAP 기능화 팔라듐 나노입자와 금 나노입자는 온화한 조건에서 스타이렌의 하이드로실릴화에 사용되었으며, 비나노입자 Pd-BINAP 복합체보다 더 촉매 활성이 높고 안정적임이 밝혀졌다. 이 반응은 두 가지 금속으로 구성된 나노입자에 의해서도 촉매될 수 있다.
유기 산화·환원 반응.
아디프산을 형성하는 산화 반응은 그림 3에 나타나 있으며, 코발트 나노입자에 의해 촉매될 수 있다. 이는 나일론 6,6 중합체를 생산하기 위한 산업 규모에서 사용된다. 금속 나노입자에 의해 촉매되는 다른 산화 반응의 예로는 사이클로옥테인의 산화, 에텐의 산화, 그리고 포도당 산화가 있다.
C-C 짝지음 반응.
금속 나노입자는 올레핀의 하이드로포르밀화 반응, 비타민 E 합성, 헥 반응 및 스즈키-미야우라 반응과 같은 C-C 짝지음 반응을 촉매할 수 있다.
팔라듐 나노입자는 헥 짝지음 반응을 효율적으로 촉매하는 것으로 밝혀졌다. 팔라듐 나노입자 상의 리간드의 전기 음성도가 증가할수록 촉매 활성이 증가하는 것으로 나타났다.
화합물 Pd2(dba)3는 Pd(0)의 공급원이며, 이는 짝지음 반응을 포함한 많은 반응에 사용되는 촉매 활성 팔라듐 공급원이다. Pd2(dba)3는 균일 촉매 전구체로 여겨졌으나, 최근 논문들은 팔라듐 나노입자가 형성되어 불균일 촉매 전구체가 된다는 것을 시사한다.
산화 철과 코발트 나노입자는 산화 알루미늄과 같은 다양한 표면 활성 물질에 로딩되어 일산화 탄소 및 수소와 같은 가스를 피셔-트롭쉬 공정을 사용하여 탄화수소 액체 연료로 전환할 수 있다.
나노물질 기반 촉매에 대한 많은 연구는 연료 전지에서 촉매 코팅의 효율성을 극대화하는 것과 관련이 있다. 백금은 현재 이 응용 분야에서 가장 일반적인 촉매이지만, 비싸고 희귀하기 때문에 다른 금속의 촉매 특성을 나노입자로 축소하여 언젠가 백금에 대한 효율적이고 경제적인 대안이 되기를 바라는 많은 연구가 진행되고 있다. 금 나노입자 또한 비활성인 벌크 금과 달리 촉매 특성을 나타낸다.
이트륨 안정화 지르코늄 나노입자는 고체 산화물 연료 전지의 효율성과 신뢰성을 증가시키는 것으로 밝혀졌다. 나노물질 루테늄/백금 촉매는 수소저장을 위한 수소 정화를 촉매하는 데 잠재적으로 사용될 수 있다. 팔라듐 나노입자는 유기금속 리간드로 기능화되어 대기 오염을 제어하기 위해 CO와 NO의 산화를 촉매할 수 있다.
탄소 나노튜브 지지 촉매는 연료 전지의 음극 촉매 지지체로 사용될 수 있으며, 금속 나노입자는 탄소 나노튜브의 성장을 촉매하는 데 사용되어 왔다. 백금-코발트 이금속 나노입자와 탄소 나노튜브의 결합은 더 높은 안정적인 전류를 생성하는 전극을 만들기 때문에 직접 메탄올 연료전지에 유망한 후보이다.
자기화학에서 나노입자는 의학적 용도로 촉매 지지체로 사용될 수 있다.
나노자임.
기존 촉매 작용 외에도 나노물질은 천연 효소를 모방하는 데 탐구되어 왔다. 효소 모방 활성을 가진 나노물질을 나노자임이라고 한다. 많은 나노물질이 산화효소, 과산화효소, 카탈라아제, SOD, 뉴클레아제 등 다양한 천연 효소를 모방하는 데 사용되어 왔다. 나노자임은 바이오센싱 및 바이오이미징부터 치료제 및 수처리까지 다양한 분야에서 폭넓게 응용되고 있다.
전기촉매를 위한 나노구조.
나노촉매는 연료 전지 및 전기분해기에서 촉매가 효율에 크게 영향을 미치기 때문에 광범위한 관심을 받고 있다.
나노다공성 표면.
연료 전지에서 나노다공성 물질은 음극을 만드는 데 널리 사용된다. 백금의 다공성 나노입자는 나노촉매에서 좋은 활성을 보이지만 안정성이 떨어지고 수명이 짧다.
나노입자 사용의 한 가지 단점은 응집 경향이 있다는 것이다. 이 문제는 올바른 촉매 지지체로 완화할 수 있다. 나노입자는 특정 분자를 감지하도록 조절될 수 있기 때문에 나노센서로 사용하기에 최적의 구조이다. 다중벽 탄소 나노튜브에 전착된 Pd 나노입자의 예는 짝지음 반응의 촉매에 대한 좋은 활성을 보여주었다.
나노와이어는 생산이 더 쉽고 생산 과정에서 특성 제어가 상당히 정밀하기 때문에 전기촉매 목적에 매우 흥미롭다. 또한, 나노와이어는 공간적 확장으로 인해 패러데이 효율을 증가시키고 활성 표면에서 반응물의 가용성을 높일 수 있다.
전기촉매 과정에 관련된 나노구조는 다양한 재료로 구성될 수 있다. 나노구조 재료를 사용함으로써 전기촉매는 우수한 물리화학적 안정성, 높은 활성, 우수한 전도성 및 낮은 비용을 달성할 수 있다. 금속 나노재료는 일반적으로 전이 금속(주로 철, 코발트, 니켈, 팔라듐, 백금)으로 구성된다. 다중 금속 나노재료는 각 금속의 특성으로 인해 새로운 특성을 보여준다. 장점은 활성, 선택성 및 안정성 증가와 비용 절감이다. 금속은 코어-쉘 이금속 구조와 같이 다양한 방식으로 결합될 수 있다. 가장 저렴한 금속이 코어를 형성하고 가장 활성적인 금속(일반적으로 귀금속)이 쉘을 구성한다. 이 설계를 채택함으로써 희귀하고 비싼 금속의 사용을 20%까지 줄일 수 있다.
미래의 과제 중 하나는 우수한 활성과 특히 저렴한 비용을 가진 새로운 안정적인 재료를 찾는 것이다. 비정질 금속, 폴리머 탄소 질화물 (PCN) 및 금속 유기 골격체 (MOF)에서 파생된 재료는 현재 연구가 집중되고 있는 전기촉매 특성을 가진 재료의 몇 가지 예에 불과하다.
많은 광촉매 시스템은 귀금속과의 결합으로부터 이점을 얻을 수 있다. 최초의 후지시마-혼다 전지 또한 보조 촉매 판을 사용했다. 예를 들어, 수소 분리를 위한 분산형 광촉매 반응기의 본질적인 설계는 수중 졸로 구성된 분산상이 각각 금속 보조 촉매와 결합된 반도체 퀀텀닷으로 이루어져 있다. 퀀텀닷은 입사하는 전자기 복사를 엑시톤으로 변환하는 반면, 보조 촉매는 전자를 포획하고 전기화학 반응의 과전압을 낮추는 역할을 한다.
나노입자의 특성화.
기능화된 나노재료 촉매를 특성화하는 데 사용될 수 있는 일부 기술에는 X선 광전자 분광학, 투과 전자 현미경, 원형 이색성 분광학, 핵자기 공명 분광법, 자외선-가시광선 분광법 및 관련 실험이 포함된다.
열 탈착 분광법(, TPD)은 표면 온도가 증가할 때 표면에서 탈착된 분자를 관찰하는 방법이다. 지속적으로 펌핑되는 초고진공 (UHV) 챔버에서 단결정 샘플의 잘 정의된 표면을 사용하여 실험을 수행할 때, 이 실험 기술은 종종 열 탈착 분광법 또는 열 탈착 분석(, TDS)이라고도 불린다.
분자나 원자가 표면과 접촉하면 표면과 결합을 형성하여 에너지를 최소화하면서 표면에 흡착된다. 결합 에너지는 흡착물과 표면의 조합에 따라 달라진다. 표면을 가열하면 어느 시점에서 흡착된 종으로 전달된 에너지가 탈착을 유발한다. 이 현상이 발생하는 온도를 탈착 온도라고 한다. 따라서 TPD는 결합 에너지에 대한 정보를 보여준다.
TPD는 탈착된 분자의 질량을 관찰하므로 어떤 분자가 표면에 흡착되어 있는지 보여준다. 또한 TPD는 표면의 다른 위치, 예를 들어 테라스와 계단에서 탈착되는 분자들의 탈착 온도의 차이로부터 동일한 분자의 다른 흡착 조건을 인식한다. TPD는 또한 TPD 스펙트럼 피크의 강도로부터 표면에 흡착된 분자의 양을 얻으며, 흡착된 종의 총량은 스펙트럼의 적분으로 나타난다.
TPD를 측정하기 위해서는 사중극자 질량 분석기 또는 비행 시간형(TOF) 질량 분석기와 같은 질량 분석기가 초고진공(UHV) 조건에서 필요하다. 흡착된 분자의 양은 일반적으로 2 K/s에서 10 K/s의 가열 속도로 온도를 증가시키면서 측정된다. 질량 분석기로 여러 질량을 동시에 측정할 수 있으며, 각 질량의 온도에 따른 강도는 TDS 스펙트럼으로 얻어진다.
가열 절차는 종종 PID 제어 알고리즘에 의해 제어되며, 컨트롤러는 컴퓨터 또는 유로썸과 같은 전문 장비이다.
탈착을 측정하는 다른 방법으로는 열 중량 분석 (TGA) 또는 적외선 감지기, 열전도율 감지기 등을 사용하는 방법이 있다.
TPD 데이터의 정량적 해석.
TDS 스펙트럼 1과 2는 TPD 측정의 전형적인 예시이다. 둘 다 고진공에서 단결정으로부터 NO가 탈착되는 예시이다. 결정은 티타늄 필라멘트에 장착되어 전류로 가열되었다. 탈착되는 NO는 질량 분석기를 사용하여 원자 질량 30을 모니터링하여 측정되었다.