주요 연구성과
NEW 서형탁 교수팀, 수소 생산 광전극 극대화…최대 97% 향상
- 2019-06-21
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우리학교 서형탁 교수(신소재공학과) 연구팀이 태양광-전류의 전환 효율이 최대 97%로 향상된 수소 생산 광전극을 개발했다. 앞서 계속된 서형탁 교수 연구팀의 연구로 태양빛을 이용한 수소 생산 기술의 실용화 시기를 앞당길 전망이다.
해당 연구는 유일한 학생(박사과정)과 샨카라 칼라누르 교수(Shankara S. Kalanur, 신소재공학과)가 공동 참여했다.
수소는 연료로 사용될 때 대기오염 없이 물만 배출하는 청정에너지원이다. 그러나 수소를 만들기 위해 화석연료를 개질하는 과정에서 온실가스인 이산화탄소를 대량 배출하는 문제가 있었다. 대안으로 전기나 태양광을 이용해 물을 수소와 산소로 분해하려는 시도가 활발하지만, 효율이 낮아 실용화가 어려웠다.
연구팀은 전극에서 태양광으로 생성된 전하의 이동을 촉진함으로써, 광전류 전환 효율을 60% 수준에서 97%로 향상시켰다고 설명했다. 뿐만 아니라 수소 생산 효율도 뛰어나, 1㎠(제곱센티미터)의 광전극을 이용해 시간당 3㎎(밀리그램)의 수소 기체가 발생했다고 덧붙였다.
기존 연구들은 태양광을 흡수해 전하를 잘 생성하는 소재 개발에 치우쳤지만 이번 연구에서 전하를 양극과 음극으로 효율적으로 분리하기 위해 니켈산화물을 적층한 것이다. 빛에 의해 생성된 전하의 손실도 줄였다.
서형탁 교수는 “저가의 니켈산화물을 전하 분리 보호막으로써 고효율 나노구조 광전극에 적용했고, 최고 수준의 광전환 효율로 수소를 생산했다”며, “추가적으로 장기 광화학반응 안정성을 개선해 실용화를 목표로 연구를 지속할 예정”이라고 말했다.
이 연구 성과는 교육부·과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업(기본연구, 중견연구)의 지원으로 수행됐다. 화학촉매 분야 국제학술지 ‘어플라이드 카탈리시스 B: 인바이런멘탈(Applied Catalysis B: Environmental)’에 3월 16일 게재됐다.