▲  아주대 유일한 박사과정생(왼쪽부터), 서형탁 교수, 샨카라 칼라누르 교수/ 한국연구재단 제공

[에너지단열경제]김슬기 기자= 태양빛을 이용한 수소 생산 기술 실용화가 진일보돼 이목을 끌고 있다.

서형탁 아주대학교 교수 연구팀은 최대 97%까지 태양광-전류의 전환 효율을 향상한 수소 생산 광전극을 개발했다.

수소는 연료로 사용할 때 대기오염 없이 물만 배출하는 청정 에너지원으로 현재 이것을 만드는 과정에는 문제가 있다. 화석연료를 활용하는 현재 기술로는 온실가스인 이산화탄소를 대량 배출할 수밖에 없기 때문이다.

이에 따라 학계에선 전기나 태양광을 이용해 물을 수소와 산소로 분해하는 등 대안을 개발 중에 있다. 서 교수 연구팀은 광 전기화학적 물 분해 전극 제조법에서 수소 생산 효율을 향상할 수 있는 기술을 고안한 것이다.

해당 연구에는 박사과정 학생 1명과 샨카라 칼라누르 교수가 참여했다.

연구팀은 전극에서 태양광으로 생성된 전하의 이동을 촉진함으로써, 광전류 전환 효율을 60% 수준에서 97%로 끌어올렸다.

기술 핵심은 전하를 양극과 음극으로 효율적으로 분리하기 위해 니켈산화물을 쌓아 올리는 방법에 있다.

연구팀은 3가지 소재를 탠덤 구조로 구성했다. 탠덤은 서로 보완적인 두 개 이상의 광 흡수 반도체를 수직으로 겹겹이 얹은 형태다. 연구팀은 이를 통해 빛에 의해 생성된 전하의 손실을 최소화했다.

서형탁 교수는 “저가의 니켈산화물을 전하 분리 보호막으로 고효율 나노구조 광전극에 적용했고 최고 수준의 광전환 효율로 수소를 생산했다”며 “추가적으로 장기 광화학반응 안정성을 개선해 실용화를 목표로 연구를 지속할 예정”이라고 설명했다.

한편 해당 연구는 지난 3월 화학촉매 분야 국제학술지 ‘어플라이드 카탈리시스 B: 인바이런멘탈(Applied Catalysis B: Environmental)’에 게재된 바 있다.

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