국내 연구진이 가시광선을 이용해 물에서 차세대 에너지원인 수소를 대량 생산할 수 있는 기술을 개발했다.
미래창조과학부는 서울대학교 화학생물공학부 이종협 교수팀이 가시광선을 이용해 물에서 기존 자외선 방식에 비해 74배나 더 많은 수소를 생산하는데 성공했다고 9월15일 발표했다.
지금까지 연구는 태양광 가운데 빛의 세기가 큰 자외선을 이용해 수소를 생산하는데 주목해왔다.
그러나 자외선 양이 태양광의 4% 수준에 불과해 수소 생산에 원천적 한계가 있어 태양광의 대부분을 차지하는 가시광선을 활용한 수소 생산 기술 개발이 요구돼왔다.
에너지 수준이 낮은 가시광선을 활용한 수소 생산에는 금 나노입자가 사용됐다.
금 나노입자는 가시광선을 흡수해 열전자를 발생하는 방식으로 수소를 생산하지만 열전자들이 1/1000조 수준의 초고속으로 붕괴돼 사라지기 때문에 금 나노입자를 활용한 수소 생산효율 및 실용성이 극히 낮았다.
연구팀은 금 입자에 2개의 나노소재를 붙인 3성분계 나노구조체를 개발해 금 입자에서 발생한 열전자 수명을 획기적으로 향상시킴으로써 기존 금 나노입자 촉매에 비해 무려 74배 많은 양의 수소를 생산했다.
개발한 나노구조체는 물에서 수소 대신 전기에너지도 친환경적으로 얻을 수 있기 때문에 태양광에너지 전환분야에서 활용도가 매우 높을 것으로 평가된다.
이종협 교수는 “연구결과는 에너지 생산시스템을 혁신해 청정에너지기반 산업 발전에 기여할 것”이라며 “에너지 저장기술이 더욱 발전하면 물만으로 가전기기나 자동차를 구동할 수 있을 것”이라고 강조했다.
연구는 미래창조과학부가 추진하는 글로벌 프런티어사업의 멀티스케일 에너지시스템연구단 지원으로 수행됐으며 Angewandte chemie 8월23일 온라인판에 게재됐다.