태양광 이용한 수소 대량 생산 가능해진다

국내 연구진이 기존 광촉매보다 효율성이 높은 신개념 촉매 합성에 성공했다.

DGIST(대구경북과학기술원) 에너지공학전공 유종성 교수 연구팀은 최근 태양광을 이용해 물을 산소와 수소로 효율적으로 분해할 수 있는 신개념 촉매 합성에 성공했다고 밝혔다.

유종성 교수 연구팀은 미국 캘리포니아주립대 버클리캠퍼스의 사무엘 마오(Samuel. S. Mao) 교수 연구팀과 함께 마그네슘 하이드리드(MgH2)를 이용해 이산화티타늄으로 된 광촉매 표면에 산소를 제거하고 그 자리에 다시 수소를 채워 넣음으로써 수소 원자가 도핑된 새로운 광촉매를 개발했다.

이번에 개발된 광촉매는 기존 이산화티타늄 광촉매와 비교해 밴드갭(Band Gap)을 줄여 4배 높은 활성도를 70일 이상 안정적으로 유지할 수 있다. 또한 기존 광촉매와 달리 가시광선에도 감응할 수 있어 수소 생산의 한계를 극복했다. 이처럼 새로운 광촉매 개발을 통해 수소 생산의 효율성과 안정성을 개선함으로써 수소에너지 대중화에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

유종성 교수는 “이번에 개발한 광촉매는 기존 광촉매에 비해 그 성능이 수 배 향상되었으며, 합성 방법 역시 매우 간단해 앞으로 수소에너지 상용화에 많은 도움을 줄 수 있을 것으로 보인다”며 “후속 연구를 통해 광촉매 효율과 경제성을 개선함으로써 화석에너지를 대체할 수 있는 안정적인 수소에너지 환경을 조성하는 데 앞장서겠다”고 말했다.

한편 태양광과 광촉매를 활용해 물을 분해해 수소를 얻는 방식과 그 효율에 대한 연구가 전 세계적으로 진행되고 있는 가운데 자외선 영역의 빛에서만 반응하는 광촉매의 한계를 극복하기 위해 관련 분야 연구자들은 질소, 유황, 인과 같은 이종 원소를 광촉매에 도핑하거나 새로운 광촉매를 합성하는 등 가시광선에도 효율적으로 반응하는 광촉매를 개발 중에 있다.