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국내 연구진, 물에서 수소 대량생산하는 기술 개발

서울대 이종협 교수, 금 나노구조체 통해 기존 대비 생산효율 74배 향상

(서울=뉴스1) 주성호 기자 | 2014-09-15 12:00 송고
400nm 파장 이상의 가시광 조사조건에서 시간에 따른 광촉매적 수소 생산량(미래창조과학부 제공).© News1


차세대 에너지원으로 각광받고 있는 수소를 물에서 대량 생산해내는 신개념 에너지 생산 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

미래창조과학부는 이종협 서울대 화학생물공학부 교수팀이 햇빛의 가시광을 이용해 물에서 기존 방식보다 74배나 더 많은 수소를 생산하는데 성공했으며 그 원리를 과학적으로 밝히고 실험으로 증명하는데 성공했다고 15일 밝혔다.

지구온난화, 자원고갈 등으로 청정에너지 확보가 중요한 환경이슈로 떠오른 가운데, 현재 전 세계에서는 햇빛을 활용해 물에서 수소를 생산하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 지금까지 이뤄진 대부분의 연구는 태양광 중 약 4%에 불과한 자외선을 이용해 수소를 생산하는데 치중했다. 하지만 자외선의 양이 부족한 턱없이 부족한 상황에서 수소 생산이 한계에 부딪히면서 태양광의 40% 이상을 차지하는 가시광선을 활용한 수소의 대량 생산 기술 개발이 필요한 시점이었다.

이에 이종협 교수팀은 금 입자에 2개의 나노소재를 붙인 3성분계 나노구조체를 개발, 금 입자에서 발생한 열전자의 수명을 획기적으로 향상시킴으로써 기존의 금 나노입자 촉매에 비해 무려 74배 많은 양의 수소를 생산하는데 성공했다.

기존의 금 나노입자는 에너지 수준이 낮은 가시광을 흡수해 열전자를 발생시켜 수소를 생산하는데 사용됐다. 하지만 대부분의 열전자들처럼 금 나노입자도 초고속으로 붕괴돼 수소 생산의 효율이나 실용성이 매우 저조했다.

미래부 관계자는 "이번 연구를 통해 개발된 나노입자 제어기술 등은 앞으로 수소연료 생산과 휘발성유기화합물 제거 분야 등에 큰 도움을 줄 것으로 기대된다"고 말했다. 특히 새로 개발된 나노구조체는 물에서 수소 외에 전기에너지도 친환경적으로 얻을 수 있기 때문에 태양광에너지 전환 분야에서도 활용도가 높을 것으로 평가받고 있다.

연구를 주도한 이종협 교수는 "이번 결과는 기존의 에너지 생산 시스템을 혁신해 청정에너지기반 산업에 기여할 것으로 기대된다"면서 "나아가 이 기술의 시스템화와 함께 에너지저장기술이 더 발전되면 외부로부터 전기나 연료주입 없이 가전기기나 자동차 등도 물만으로 작동시킬 수 있을 것"이라고 밝혔다. 

이번 연구결과는 독일에서 발간하는 세계적 권위의 화학분야 학술지 '앙게반테 케미(Angewandte chemie)'의 8월28일자 온라인으로 게재됐으며 혁신적인 연구결과와 파급효과 등을 인정받아 가장 주목받는 논문인 '핫페이퍼(Hot Paper)'로 선정됐다.




sho218@