태양빛을 이용해 미래 청정에너지인 수소를 대량생산할 수 있는 돌파구가 마련됐다.

교육과학기술부는 ‘21세기프론티어 고효율 수소에너지사업단’의 지원을 받은 포항공과대학교 이재성교수팀이 태양빛을 이용해 수소 생산 효율을 높이는 기술을 개발했다고 2일 밝혔다.

비용이 적게 들고 환경오염물질이 발생하지 않는다는 점에서, 현재 햇빛을 받으면 전기를 발생하는 광촉매 전극을 이용하여 직접 물을 분해해 수소를 대량 생산하는 기술이 활발히 연구되고 있다.

교과부에 따르면, 이재성 교수 연구팀은 서로 다른 반도체를 접합하여 광전극을 만드는 기술과 광전극 표면을 다수의 나노막대로 조립하는 기술을 개발하여 광전자의 손실을 줄여 수소생산효율을 4%로 높였다.

현재 세계적으로 3%대에 머물고 있는 수소생산효율을 4%대로 향상시킬 수 있는 새로운 핵심 기반 기술을 개발했다는 데 의미가 있다고 밝혔다.

경제성이 있다는 수소생산효율 10%에 한걸음 다가선 것으로 보고 있다.

연구팀은 산화텅스텐 광전극(반도체) 위에 얇은 층의 비스무스 바나데이트(반도체)를  적층해 기존 산화텅스텐만으로 만든 광전극에 비해 빛의 흡수는 늘리면서, 광전자의 손실은 줄였다.

또한, 다공성 막을 나노 틀로 삼아 광전극 표면에 광촉매 물질인 페롭스카이트 화합물을 나노막대 형태로 조립한 결과 나노구조에 의해 광전자 손실을 효과적으로 줄이는 것으로 확인하였다.

이 교수는 “지금과 같은 속도로 연구가 지속된다면 신재생에너지로부터 양질의 수소를 경제적으로 대량 생산할 수 있는 태양연료 기술을 오는 2020년 실용화할 수 있다”고 말했다.

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