미래창조과학부는 서울대학교 이종협 교수팀이 햇빛의 대부분(약 44.4%)을 차지하는 가시광을 이용해 물에서 기존 방식보다 74배나 더 많은 수소를 생산하는데 성공했다고 15일 밝혔다.
환경오염과 지구온난화로 인해 청정에너지에 대한 관심이 증대되면서 수소 에너지 관련 연구가 전세계에서 활발히 진행중이다.
특히 별다른 부산물 없이 물과 햇빛만으로 수소를 생산할 수 있는 연구가 주목받고 있으나 수소 생산 효율이 매우 떨어져 상용화에는 한계가 있었다.
자외선을 이용하는 경우는 자연계에서 양이 극히 적어 원천적인 한계에 부딪혔으며 가장 풍부한 가시광선을 이용하는 경우는 촉매효율이 떨어져 대량생산의 걸림돌로 작용했다.
이에 연구진은 금 입자에 2개의 나노소재를 붙인 3성분계 나노구조체를 설계했으며 그결과 기존 촉매에 비해 무려 74배 많은 양의 수소를 얻을 수 있었다.
이 교수는 "수소자동차에 수소 대신 물을 넣고 햇빛을 쪼여주면 자동차가 굴러갈 수 있는 원천기술을 확보했다는데 의가 있다"며 "뿐만 아니라 나노 구조물을 활용하면 휘발성 유기화합물 분해가 가능해 폐수처리에도 응용할 수 있을 것"이라고 말했다.
연구팀은 이번에 개발한 나노구조물로 벤젠(대표적인 유기화합물)을 이산화탄소와 물로 분해시키는데 성공, 후속 연구를 진행중이다.
한편, 청정에너지원 수소를 생산하기 위해 가장 널리 사용되는 기술은 '탄화수소 개질법'이다. 고온·고압의 촉매반응기 안에서 천연가스와 같은 탄화수소를 수소로 변화시키는 공정인데 이 과정에서는 온실가스의 대표주자인 이산화탄소가 발생한다는 단점이 있다. 수소차 선점을 위해 올인하고 있는 일본은 2040년까지는 이산화탄소를 발생시키지 않고도 수소를 생산하겠다는 계획을 지난 6월 발표한바 있다.
이 교수는 "수소자동차를 만든다하더라도 수소를 어떻게 얻느냐에 따라 지구환경에 기여하는 바가 다르다"며 "물과 햇빛만으로 수소를 얻는 것처럼 청정수소를 생산해야 화석연료에서 완전히 독립할 수 있다"고 설명했다.
연구결과는 세계적 권위의 학술지인 '앙게반테 케미' 8월 28일 온라인판에 게재됐으며 혁신적인 연구결과와 태양광에너지 전환분야의 파급효과를 인정받아 가장 주목받는 논문인 '핫페이퍼'로 선정됐다.
bbrex@fnnews.com 김혜민 기자
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