태양에너지 이용해 고효율 수소에너지 만든다

2013.09.23 18:00

 

서울대학교 재료공학부 박수영 교수
서울대학교 재료공학부 박수영 교수

  미래 청정에너지로 각광을 받고 있는 수소연료. 휘발유보다 2.75배나 더 많은 에너지를 낼 수 있는 수소는 물에서 뽑아 낼 수 있기 때문에 특히나 주목받고 있다.

 

  문제는 물에서 수소만 뽑아 내기가 쉽지 않다는 것. 그런데 국내 연구진이 태양에너지를 이용해 물에서 수소를 더 효율적으로 뽑아낼 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다.

 

  서울대 재료공학부 박수영 교수팀은 ‘테트라페닐실란’ 기능기가 붙은 새로운 이리듐 감광제를 만들어 수소 추출 효율을 기존 보다 2배 이상 높였다고 23일 밝혔다. 감광제는 태양광을 흡수해 물을 분해해 수소를 얻을 수 있게 하는 물질이다.

 

  물에서 수소를 얻기 위해서 대부분 ‘탄화수소 개질법’을 이용한다. 탄화수소 개질법은 고온·고압의 촉매반응기 안에서 천연가스 같은 탄화수소를 수소를 변화시키는 공정인데, 이 과정에서 이산화탄소가 발생하고, 에너지 변환 효율도 40% 정도로 낮다는 단점이 있다.

 

  이런 문제를 해결할 수 있는 방법이 바로 ‘인공 광합성’. 이 공정에 촉매나 태양전지, OLED의 소재인 이리듐 원자를 가운데 두고 주변에 이온이나 분자가 붙어 감광제 역할을 하는 ‘이리듐 감광제’가 쓰인다.

 

  하지만 이리듐 감광제 역시 물이나 유기용매에 쉽게 분해돼, 물에서 수소를 지속적으로 분리해낼 수 없다는 단점이 있다.

 

   연구진은 이 같은 문제를 해결하기 위해 실리콘 원자에 4개의 벤젠고리가 붙은 테트라페닐실란을 도입한 새로운 이리듐 감광제를 만들었다.

 

  테트라페닐실란은 주변물질로부터 이리듐 감광제를 격리시키는 역할을 한다. 그 결과 이리듐 감광제가 물이나 유기용매에 녹는 것을 막아 수소를 장시간 효율적으로 생산할 수 있다. 이 감광제는 물 1리터에서 100리터 이상의 수소 기체를 생산할 수 있어 기존에 가장 효율적이라고 알려진 이리듐 감광제보다 2배 이상 효율이 더 좋다는 평가를 받고 있다.

 

  박 교수는 “무한 에너지원인 태양광과 지구상 가장 풍부한 자원인 물에서 수소를 효과적으로 생산할 수 있는 인공 광합성 시스템의 토대를 마련했다”고 말했다.

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