재료연구소-한양대 공동 개발

태양빛을 활용해 수소를 쉽게 생산할 수 있는 기술이 개발됐다. 재료연구소(소장 강석봉)는 표면기술연구본부 임재홍(왼쪽 사진) 박사팀과 한양대학교 유봉영(오른쪽 사진) 교수팀이 폴리머 구체를 이용해 태양광 흡수를 극대화해 수소를 발생시키는 3차원 산화구리 광 전극 개발에 성공했다고 11일 밝혔다.

이번 연구는 각각 글로벌 프론티어 사업과 신재생 융합원천기술 사업을 수행 중인 두 팀이 협력해 이뤄낸 결과로 〈Journal of Materials Chemistry A〉에 게재됐다.

수소는 무공해 에너지원으로 자동차 등 수송기기나 발전 장비 등으로 사용 가능해 전 세계적으로 관련 연구가 활발하다. 현재 수소를 대체 에너지로 쓰려고 물을 전기분해하는 수소 제조법이 일반적으로 사용되고 있으나 전기 비용이 많이 들어서 태양빛을 이용하는 기술이 주목받고 있다.

임 박사팀이 이번에 개발한 기술은 태양에너지 이용을 극대화한 것으로 저비용, 친환경적인 방법으로 수소를 제조할 수 있다. 금속 기판 위에 300나노미터 크기의 작은 구슬과 같은 폴리머 구체를 쌓은 뒤 습식 즉 물 속에서 전해증착법을 이용해 용액 내에서 산화구리를 2~3마이크로미터의 얇은 막으로 증착해 3차원의 광 전극을 만들었다. 전기화학 공정과 풍부한 구리 자원을 이용한 것으로 비교적 간단하고 싸게 고효율 3차원 광 전극을 만들 수 있다.

기존 광 전극은 평평한 평면구조로 만들어져 빛의 반사로 인한 광 효율 손실이 많고 물과 표면 접촉 면적이 적어 수소 발생이 한정적이었다. 이번에 개발된 기술을 적용하면 빛의 흡수율과 접촉 면적이 극대화돼 광 전극 효율을 2배 정도 향상시킬 수 있다.

연구팀이 개발한 3차원 광 전극 제조 기술은 산화구리뿐만 아니라 다른 물질에도 적용할 수 있어 앞으로 안정적이고 효율적인 다양한 광 전극 개발에 더욱 박차를 가할 방침이다.

재료연구소 임재홍 박사는 "이번 기술은 태양광을 이용해 저비용으로 효율이 높은 수소를 생산하는 데 큰 역할을 할 것"이라고 말했다.

   
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