태양빛만으로 ‘수소’ 대량생산 가능해진다

2018.09.27 14:16
DGIST 연구진이 새롭게 개발한 광촉매의 수소 생산 매커니즘을 나타낸 모식도. 대구경북과학기술원 제공.
DGIST 연구진이 새롭게 개발한 광촉매의 수소 생산 매커니즘을 나타낸 모식도. 대구경북과학기술원 제공.

수소는 태우면 물과 전기가 나와 무공해 청정에너지로 꼽힌다. 그러나 물에서 수소를 만들기 위해선 오히려 대량의 전기가 필요하고 이 과정에서 오염물질을 배출하기 때문에 수소를 굳이 써야하느냐는 의문이 제기돼 왔다. 대안으로 태양빛과 촉매반응을 이용해 물을 수소와 산소로 그대로 분리하는 방법도 있지만 효율이 떨어져 실용화가 어려웠다. 국내 연구진이 ‘태양빛’을 이용해 적은 에너지로도 수소를 생산할 수 있는 기술을 새롭게 개발했다.

 

유종성 대구경북과학기술원(DGIST) 에너지공학전공 교수는 미국 버클리 캘리포니아대 연구진과 태양광을 이용해 물을 산소와 수소로 효율적으로 분해할 수 있는 신개념 촉매를 합성하는데 성공했다고 27일 밝혔다. 

 

지금까지 사용하던  광수소분해 방법은 자외선 영역의 빛에서만 반응하는 광촉매를 사용했다. 이런 한계를 극복하기 위해 관련 분야 연구자들은 질소, 유황, 인과 같은 이종 원소를 광촉매에 섞어 넣거거나 새로운 광촉매 물질을 합성하는 등 효율적으로 반응하는 광촉매를 개발하고 있다.

 

연구진은 ‘마그네슘 하이드리드(MgH2)’라는 물질을 이용해 이산화티타늄을 주 원료로 만든 기존의 광촉매 표면에 코팅하는 방식으로 새로운 광촉매를 만들었다. 이렇게 만든 광촉매는 수소 생성을 위해 사용하던 기존의 광촉매보다도 4배 더 높은 효율을 70일 이상 안정적으로 유지할 수 했다.

 

연구진은 이번 촉매 개발이 향후 수소 에너지 대중화에 기여할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

유 교수는 “앞으로 광촉매의 효율과 경제성을 개선하는 후속 연구를 통해 화석에너지를 대체할 수 있는 안정적인 수소 에너지 생산 환경을 조성하는데 앞장서겠다”고 말했다.

 

이번 연구 결과는 화학공학 및 촉매 분야 국제학술지 ‘어플라이드 카탈리시스 B : 인바이러멘탈(Applied Catalysis B : Environmental)’ 8월 10일자 온라인판에 게재됐다.

 

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