국내 연구진, 물에서 수소 대량생산하는 기술 개발

차세대 에너지원으로 각광받고 있는 수소를 물에서 대량 생산해내는 신개념 에너지 생산 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

미래창조과학부는 이종협 서울대 화학생물공학부 교수팀이 햇빛의 가시광을 이용해 물에서 기존 방식보다 74배나 더 많은 수소를 생산하는데 성공했으며 그 원리를 과학적으로 밝히고 실험으로 증명하는데 성공했다고 15일 밝혔다.

지구온난화, 자원고갈 등으로 청정에너지 확보가 중요한 환경이슈로 떠오른 가운데, 현재 전 세계에서는 햇빛을 활용해 물에서 수소를 생산하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 지금까지 이뤄진 대부분의 연구는 태양광 중 약 4%에 불과한 자외선을 이용해 수소를 생산하는데 치중했다. 하지만 자외선의 양이 부족한 턱없이 부족한 상황에서 수소 생산이 한계에 부딪히면서 태양광의 40% 이상을 차지하는 가시광선을 활용한 수소의 대량 생산 기술 개발이 필요한 시점이었다.



이에 이종협 교수팀은 금 입자에 2개의 나노소재를 붙인 3성분계 나노구조체를 개발, 금 입자에서 발생한 열전자의 수명을 획기적으로 향상시킴으로써 기존의 금 나노입자 촉매에 비해 무려 74배 많은 양의 수소를 생산하는데 성공했다.

기존의 금 나노입자는 에너지 수준이 낮은 가시광을 흡수해 열전자를 발생시켜 수소를 생산하는데 사용됐다. 하지만 대부분의 열전자들처럼 금 나노입자도 초고속으로 붕괴돼 수소 생산의 효율이나 실용성이 매우 저조했다.

미래부 관계자는 "이번 연구를 통해 개발된 나노입자 제어기술 등은 앞으로 수소연료 생산과 휘발성유기화합물 제거 분야 등에 큰 도움을 줄 것으로 기대된다"고 말했다. 특히 새로 개발된 나노구조체는 물에서 수소 외에 전기에너지도 친환경적으로 얻을 수 있기 때문에 태양광에너지 전환 분야에서도 활용도가 높을 것으로 평가받고 있다.

연구를 주도한 이종협 교수는 "이번 결과는 기존의 에너지 생산 시스템을 혁신해 청정에너지기반 산업에 기여할 것으로 기대된다"면서 "나아가 이 기술의 시스템화와 함께 에너지저장기술이 더 발전되면 외부로부터 전기나 연료주입 없이 가전기기나 자동차 등도 물만으로 작동시킬 수 있을 것"이라고 밝혔다. 

이번 연구결과는 독일에서 발간하는 세계적 권위의 화학분야 학술지 '앙게반테 케미(Angewandte chemie)'의 8월28일자 온라인으로 게재됐으며 혁신적인 연구결과와 파급효과 등을 인정받아 가장 주목받는 논문인 '핫페이퍼(Hot Paper)'로 선정됐다.