이종협 교수팀, 물에서 수소 대량 생산기술 개발
이종협 서울대 교수(사진)팀은 햇빛의 대부분(약 44.4%)을 차지하는 가시광을 이용해 물에서 기존 방식보다 74배나 더 많은 수소를 생산하는데 성공했다고 15일 밝혔다.
환경오염과 지구온난화로 인해 최근 청정에너지인 수소와 태양에너지에 대한 관심이 증대되면서 햇빛을 활용해 물에서 수소를 생산하는 연구가 활발히 진행되고 있다.
지금까지의 연구는 태양광 중 극히 일부(4%)를 차지하지만 빛의 세기가 큰 자외선을 이용해 수소를 생산하는데 치중했다. 하지만 자외선 양이 극히 적어 수소 생산의 원천적 한계에 부딪혔다.
금 나노입자는 에너지 수준이 낮은 가시광을 흡수해 열전자를 발생시켜 가시광을 활용한 수소 생산이 가능하나, 대부분의 열전자들이 1000조분의 1초 수준으로 붕괴돼 사라지기 때문에 금 나노입자를 활용한 수소 생산 효율 및 실용성이 매우 저조했다.
연구진은 금 입자에서 발생한 열전자의 수명을 획기적으로 향상시킬 수 있는 나노구조체를 개발해 기존의 문제점들을 극복했다. 금 입자에 2개의 나노소재를 붙인 나노구조체를 개발하고 이를 통해 기존의 금 나노입자 촉매에 비해 무려 74배 많은 양의 수소를 생산했다.
특히 새롭게 개발된 나노구조체는 물에서 수소 대신 전기에너지도 친환경적으로 얻을 수 있기 때문에 태양광에너지 전환분야에서 활용도가 매우 높을 것으로 평가받고 있다.
이종협 교수는 “향후 이 기술의 시스템화와 함께 에너지저장기술이 더 발전되면 외부로부터 전기나 연료주입 없이, 가전기기나 자동차도 물만으로 작동시킬 수 있을 것”이라고 설명했다.
연구결과는 독일에서 발간하는 세계적 권위의 학술지인 ‘앙게반테 케미(Angewandte chemie)’ 8월28일자 온라인에 게재됐으며 태양광에너지 전환분야의 파급효과를 인정받아 가장 주목받는 논문인 ‘핫페이퍼(Hot Paper)’로도 뽑혔다.
백나영기자 100na@dt.co.kr
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