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국제공동 연구진이 생체내 물질로 촉매를 만들어 햇빛으로 수소를 생산하는데 성공했음. 이 새로운 촉매는 기존 황화아연으로 만든 촉매보다 2배 이상의 수소를 만들어냈음.

한국기초과학지원연구원(KBSI)은 소재분석연구부 김해진 박사 연구팀이 주도하는 국제공동연구팀이 폴리도파민 기반의 광촉매를 개발했다고 15일 밝혔음. 이 촉매를 이용하면 태양광으로 물을 분해하는 친환경적 방법으로 수소를 생산할 수 있음.

실험결과 새로운 촉매 1g으로 시간당 48.5mL의 수소 기체를 만들어냈음. 기존의 황화아연 촉매 대비 최대 220% 증가된 것임. 또 24시간 동안 빛에 노출된 후에도 약 78%의 수소 생산 효율을 유지하는 광안정성을 보였음.

KBSI 김해진 책임연구원은 "수소 생성이란 연구 목적을 위해 서로 다른 분야에 사용되던 소재를 융합해 새 가능성을 제시했다"며 연구성과를 설명했음.

연구진은 황화아연 나노막대기에 폴리도파민을 코팅해 생체고분자반도체를 만들었음. 이 광촉매는 생체고분자 물질인 폴리도파민과 접합해 수소생산 효율과 광안정성이 동시에 개선됐음.

기존의 황화물 기반 반도체는 빛에 노출되면 구조적으로 변형이 일어나 기능이 떨어짐.

이번 연구에는 KBSI를 중심으로 인천대와 폴란드의 아담 미츠키에비츠 대학, 스페인 바르셀로나 대학이 참여했음.

KBSI 연구진은 새로운 광촉매 소재의 전자현미경 분석, 표면 특성 분석, 이론계산 등을 담당했음. 참여 대학들은 광촉매 소재를 제작해 광전기화학적 특성 분석과 실제 수소 생산 능력을 평가했음.

인천대 김연호 교수는 "개발된 광촉매 핵심은 생체고분자인 폴리도파민 코팅으로 다른 종류의 나노소재나 광촉매에도 응용할 수 있다"고 설명했음.

한편, 현재 수소를 생산하는 방법은 천연가스 등 화석연료로 부생수소를 얻거나 많은 전기에너지로 물을 분해해 생산함. 이를 대체할 수 있는 친환경적 수소 생산방법이 필요함.

본 연구 성과는 ‘Applied Catalysis B : Environmental’ 지에 게재됨.