UNIST, '인공 나뭇잎' 수소 생산 극대화 기술 개발

왼쪽부터 곽명준 연구원, 장지현 교수, 윤기용, 박주형 연구원.(UNIST 제공) © 뉴스1

(울산=뉴스1) 이윤기 기자 = UNIST는 에너지화학공학부 장지현 교수팀이 게르마늄을 인공 나뭇잎에 도핑해 수소 생산 효율을 높이는 제조 기술을 개발했다고 29일 밝혔다.

연구진에 따르면 인공 나뭇잎은 햇빛을 받아 물속에서 수소를 만드는 인공광합성 시스템으로 식물 엽록소처럼 햇빛을 받아 전자를 만드는 역할을 한다. 광촉매 주재료로는 철의 녹 성분인 산화철이 꼽힌다.

인공 나뭇잎에서 엽록소 역할을 하는 산화철은 물속에서 안정적이고 값이 싼 재료지만 전기전도도가 낮아 수소 생산 효율은 떨어지는 재료로 알려졌다.

이에 연구진은 게르마늄을 도핑해 기존 산화철보다 수소 생산 효율을 3배 넘게 끌어올렸다. 전기 전도도가 좋아지고 표면적도 넓어졌기 때문이다.

장지현 교수는 "기존의 단일 산화철 전극으로 구성된 인공 나뭇잎 기술은 수소 생산 효율이 대부분 1~3%에 머물던 한계가 있었다"며 "이번 연구에서 입증한 5% 효율은 기존 기술과 비교하면 세계 최고 수준"이라고 설명했다.

그러면서 "산화철은 이론적으로 15%의 수소 생산 효율을 낼 수 있는 물질이라 가격적인 측면에서 뿐만 아니라 기술적 잠재력도 우수한 광촉매 후보"라며 "보다 정교한 제조 기술을 개발해 수년 내에 상용화를 이루는 것이 목표"라고 말했다.

이번 연구는 UNIST 에너지화학공학과 석상일 교수와 이준희 교수가 함께 참여했다.

연구 수행은 한국연구재단(NRF)의 '중견연구자 지원 사업'과 '온사이트 수소충전소를 위한 광전기화학 수소생산기술 및 시스템 개발 사업', 그리고 S-Oil의 지원을 받아 이뤄졌다.