[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 = 국내 연구진이 태양광을 이용해 물을 산소와 수소로 효율적으로 분해할 수 있는 신개념 촉매를 합성하는 데 성공했다. 이로써 기존 광촉매보다 안정성과 효율성이 높아져 수소 대량 생산에 기여할 것으로 기대된다. 

27일 대구경북과학기술원(DGIST·총장 손상혁)에 따르면 이 대학 에너지공학전공 유종성 교수팀은 미국 캘리포니아주립대 버클리캠퍼스(UC Berkely) 사무엘 마오(Samuel. S. Mao) 교수팀과 함께 수소 원자가 첨가된 새로운 광촉매를 개발했다. 

연구진은 마그네슘 하이드리드(MgH2)를 이용해 이산화티타늄으로 된 광촉매 표면에 산소를 제거하고 그 자리에 다시 수소를 채워 넣는 방법을 적용했다. 

[그림] 연구팀이 개발한 환원된 티타늄 기반 광촉매의 표면 반응 및 특징을 나타낸 모식도 2018.09.27. [자료=DGIST]

이번 연구결과 논문은 화공촉매 분야의 상위 1% 국제학술지로 꼽히는 ‘어플라이드 카탈리시스 B : 인바이러멘털(Applied Catalysis B : Environmental)’ 온라인판에 지난 8월10일 게재됐다. 

친환경적 차세대 에너지원으로 수소가 주목받으면서 태양광과 광촉매를 활용해 물을 분해함으로써 수소를 얻는 방식과 효율에 대한 연구가 전세계적으로 진행 중이다. 

이와 관련해 자외선 영역의 빛에서만 반응하는 광촉매의 한계를 극복하는 문제가 대두했다.

연구자들은 질소, 유황, 인과 같은 이종 원소를 광촉매에 첨가하거나 새로운 광촉매를 합성하는 등 가시광선에도 효율적으로 반응하는 광촉매를 개발하고 있다. 

이번에 연구팀이 개발한 광촉매는 수소 생성을 위해 사용하던 기존의 이산화티타늄 광촉매보다도 약 4배 더 높은 활성도를 70일 이상 안정적으로 유지할 수 있는 점이 특징이다. 

또한 기존의 광촉매와 달리 가시광선에도 감응할 수 있어 수소 생산의 한계점을 극복했다. 이처럼 새로운 광촉매 개발을 통해 수소 생산의 효율성과 안정성을 모두 혁신적으로 개선함으로써 향후 수소 에너지 대중화에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 

대구경북과학기술원(DGIST) 에너지공학전공 유종성 교수 2018.09.27. [사진=DGIST]

유종성 교수는 “이번에 개발한 광촉매는 기존 수소 생산에 쓰인 광촉매에 비해 그 성능이 수 배 향상된 광촉매"라며 "합성방법 또한 매우 간단해 앞으로 수소 에너지 상용화에 많은 도움을 줄 수 있을 것으로 기대한다”고 연구의의를 밝혔다. 

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