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국내 연구진이 햇빛과 물만으로 수소를 고효율 생산하는 기술을 개발했다.

울산과학기술원(UNIST)은 장지욱·양창덕·조승호 교수 연구팀이 수소 생산 효율을 기존 광전극의 2배로 높인 ‘유기 광전극’을 개발했다고 9일 밝혔음.

현재 수소는 메탄을 분해하는 방식으로 주로 생산됨. 이때 이산화탄소도 같이 만들어지기 때문에 수소가 진정한 청정연료가 되기 위해서는 새로운 생산 방식이 필요함.

광전극이라는 반도체 소자를 물에 넣고 햇빛을 쬐는 방식이 대안으로 떠오르고 있음. 광전극은 태양 에너지를 흡수해 전하를 띤 입자를 방출함. 이 입자는 물과 반응해 수소와 산소를 만듦.

광전극 기술은 기존에도 존재했지만 수소 생산 효율이 낮다는 한계가 있었음. 기존의 금속 대신 유기 반도체로 광전극을 만들면 수소 생산 효율을 높일 수 있지만, 유기 반도체가 물속에서 쉽게 부식된다는 문제가 있었음.

연구팀은 유기 반도체의 단점을 해결했음. 니켈 금속으로 만든 포일로 유기 반도체를 감싸고, 포일과 유기 반도체의 틈은 액체 금속으로 채웠음. 금속막은 유기 반도체와 물의 접촉을 막으면서도 수소 생산에 필요한 전하 입자는 밖으로 통과시킴.

실험결과 유기 반도체로 만든 유기 광전극의 수소 생산 효율은 기존 금속 광전극의 2배 이상으로 높아졌음. 연구팀은 "넓은 면적으로 만들 수 있어 비용 측면에서도 유리하다"고 설명함.

장 교수는 "기존에 효율 측면에서 한계가 있었던 ‘태양광 수소 전환’ 기술의 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 기대된다"고 말했음.

본 연구 성과는 ‘Nature Communications’ 지에 게재됨