햇빛으로 물 분해 나노소재 개발…수소생산 실용화 초석

머니투데이

이학렬 기자

국내 연구진이 햇빛으로 물을 분해하는 새로운 나노소재를 개발했다. 물 분해를 이용한 차세대 청정에너지 수소생산에 활용할 수 있을 길이 열렸다.

미래창조과학부는 성균관대학교 화학공학부 박종혁 교수팀과 포스텍 신소재공학과 김종규 교수팀이 공동으로 이같은 연구를 진행, 연구결과가 국제학술지 네이처 커뮤니케이션스지 온라인판 9월2일자에 게재됐다고 23일 밝혔다.

이번 연구는 미래부의 중견연구자지원사업 등의 지원으로 이뤄졌다.

태양광으로 물을 분해해 수소를 만드는 것은 '성배'라 불리며 1970년대부터 연구돼 왔으나 실용화하기에는 태양광 물분해 효율이 3% 수준으로 매우 낮았다.

연구팀은 텅스텐 산화물을 꼬아 만든 구조에 태양광 흡수에 유리한 비스무스 바냐듐 산화물을 코팅한 물질을 광전극 소재를 사용, 태양광 물분해 효율을 6% 이상으로 개선해 실용화에 필요한 최소 효율 10%로 향상시킬 수 있는 발판을 마련했다.

효율개선은 텅스텐 산화물의 특이한 꼬임구조로 태양빛을 강하게 산란시키는 한편 산란된 빛을 흡수한 비스무스 바나듐 산화물이 만들어내는 전자가 물의 분해를 원활히 하기 때문이다.

태양전지처럼 태양광 에너지를 전기에너지로 변환하면 바로 써야 하지만 화학에너지인 수소로 변환하면 휘발류나 LPG가스처럼 저장이나 수송이 가능해 특히 유용하다.

수소는 휘발류 및 경유와 유사하게 에너지원으로 사용할 수 있는데다 이산화탄소 배출이 없어 청정에너지로 주목 받고 있다. 다만 현재 수소는 화석연료로부터 생산되고 있다.

박 교수는 "미래 청정에너지에 대한 관심이 높아지는 가운데 태양광 에너지를 수소 같은 화학에너지로 변환하는 기술의 상용화 가능성을 크게 높일 수 있는 초석이 될 것"이라고 밝혔다.