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물에서 수소에너지 값싸게 얻는 태양광 기술 개발

2016년 04월 19일 18:00
이미지 확대하기장호원 교수(왼쪽)와 김수영 교수. - 서울대 제공
장호원 교수(왼쪽)와 김수영 교수. - 서울대 제공
국내 연구진이 태양광을 이용해 물에서 수소에너지를 생산할 수 있는 원천기술을 개발했다.

 

장호원 서울대 재료공학부 교수팀은 김수영 중앙대 화학신소재공학부 교수팀과 공동으로 윤활유로 쓰이는 재료인 이황화몰리브덴(MoS2) 박막을 이용해 수소 생산률을 기존보다 20배 높일 수 있는 기술을 개발했다고 19일 밝혔다.

 

식물이 광합성을 하듯 태양광 에너지로부터 수소와 같은 유용한 물질을 얻어내기 위한 ‘인공 광합성’ 연구가 최근 주목받고 있다.

 

하지만 현재 사용되고 있는 광전극은 안정성이 낮아 물을 분해하는 효율이 높지 않고, 백금과 같은 고가의 촉매가 사용돼 상용화에 걸림돌이 돼왔다.

 

이미지 확대하기연구진이 개발한 촉매의 모습. - 서울대 제공
연구진이 개발한 전극. - 서울대 제공

연구진은 가격이 저렴한 이황화몰리브덴을 실리콘 위에 얇게 입힌 형태의 전극을 개발해 가격 문제를 해결했다. 이 전극은 태양빛을 받으면 움직임이 자유로운 전자가 회로를 따라 전달되며 물(H2O)을 수소(H2)로 바꾼다.

 

연구진이 제작한 기기는 기존에 사용되던 광전극에 비해 동일 전압 하에서 20배 이상 높은 광전류 값을 보였다. 수소 생산량이 20배 많아졌다는 의미다. 또 4시간 밖에 구동되지 않던 기존 기기에 비해 50시간 이상 구동해도 특성에 변화가 없었다.

 

장 교수는 “이번에 개발한 전극을 활용하면 더 적은 전력으로 더 많은 수소를 생산할 수 있다”며 “값비싼 귀금속 촉매를 대체할 수 있어 향후 태양광을 이용한 고효율 수소 에너지 발생 장치의 발전에 기여할 것”이라고 말했다.

 

연구결과는 에너지 분야 학술지 ‘에너지와 환경과학(Energy & Environmental Science)’ 3월 31일자 온라인판에 실렸다.

 

 


권예슬 기자

yskwon@donga.com

 

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