우리나라 연구진이 태양광으로 수소와 고부가가치 화합물을 생산할 수 있는 광촉매를 개발했다. 독성이 없고 친환경적이어서 새로운 그린 수소 생산 상용화 기술로 주목된다.
UNIST(총장 이용훈)는 류정기 에너지화학공학과 교수팀과 박수진 POSTECH 화학과 교수팀이 태양광을 기반으로 수소와 고부가화합물을 동시에 생산할 수 있는 하이브리드 실리콘 광촉매를 개발했다고 3일 밝혔다. 기존 실리콘 광촉매의 단점을 보완한 고안정성 광촉매다.
기존 촉매는 태양광을 활용하기 어렵거나 독성 때문에 친환경적이지 않다. 광촉매 반응 과정에서 나오는 산화층이 반응 시간을 늘려 수소 생산 효율이 낮다. 수소와 고부가가치 화합물의 동시 생산에 관한 연구도 적절한 촉매의 부재로 인해 아직까지 거의 보고된 바 없다.
공동연구팀이 개발한 촉매는 가시광선을 흡수할 수 있어 태양광 활용성이 높다. 생산 과정에서 유해 화학물질을 배출하지 않는 무독성 친환경적 광촉매다.
연구팀은 실리콘 광촉매 표면에 니켈 도핑 그래핀 퀀텀닷을 2~3나노미터(㎚) 두께로 균일하게 코팅(표면 개질)해 높은 수소 생산 효율과 안정성을 확보했다. 표면 개질 실리콘 광촉매는 기존 광촉매 대비 약 28배 높은 수소 생산 효율을 나타냈다. 연구팀은 산화 반응에 물 대신 생물유기체인 바이오매스를 적용해 고부가가치 화합물 생산 가능성도 확인했다.
류정기 교수는 “우리가 개발한 무독성 저가 실리콘 광촉매는 높은 태양광 흡수율로 수소와 방향족 화합물 동시 생산이 가능하다”며 “다양한 광촉매에 응용할 수 있는 경제적 기술”이라고 말했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단 '학술연구지원사업-창의도전연구' '원천기술개발사업-탄소중립기술개발' 지원을 받았고, 연구결과는 '어드밴스드 머티리얼즈' 7월 27일자에 실렸다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com
