생체고분자 기반 광촉매 개발
기초지원연 제공
국내 연구진이 태양광을 이용해 수소를 높은 효율로 생산할 수 있는 광촉매를 개발했다.
한국기초과학지원연구원은 김해진 박사 연구팀이 주도하는 국제 공동연구팀이 태양광으로 물을 분해하는 친환경 방법으로 수소를 얻을 수 있는 '생체고분자 기반 광촉매' 개발에 성공했다고 15일 밝혔다.
수소는 최근 각광받고 있는 수소전기차 등의 연료로, 사용 후 물만 배출하기 때문에 공해물질이 없는 차세대 친환경 연료로 평가받고 있다.
하지만, 천연가스 등의 화석연료나 막대한 전기에너지로 물을 분해해 수소를 생산해야 하기 때문에 이를 대체할 수 있는 친환경 수소생산 기술 개발을 위한 연구가 활발하게 이뤄지고 있다.
태양광만으로 물을 분해해 수소를 생산하는 광촉매 기반 수소 생산은 생산 효율과 광안정성(빛에 의한 변형을 견뎌내고 유지하는 정도)이 매우 낮아 산업에 활용하는 데 한계가 있다.
연구팀은 황화아연 반도체 나노막대기에 생체 고분자 물질인 '폴리도파민'을 나노미터 크기 수준으로 균일하게 코팅해 광촉매를 개발했다. 이 광촉매 1g을 이용하면 시간당 48.5㎖의 수소 기체를 생산할 수 있다. 기존 반도체 촉매에 비해 최대 2배 이상의 수소를 얻을 수 있는 규모다.
또한 24시간 동안 빛에 노출된 후에도 78%의 수소 생산효율을 유지하는 등 광안정성이 뛰어나다. 황화물 기반 반도체는 광안정성이 매우 낮지만, 생체고분자 물질인 폴리도파민과 접합해 수소 생산효율과 광안정성을 동시에 개선시킨 결과라고 연구팀은 설명했다.김해진 기초지원연 박사는 "수소의 효율적 친환경 생산을 위해 서로 다른 분야에 사용하던 소재를 융합해 창출된 연구성과"라며 "황화아연뿐 아니라, 다른 종류의 나노소재, 광촉매 등에도 적용할 수 있을 것"이라고 말했다.
이 연구결과는 환경 분야 국제 학술지 '어플라이드 카탈리시스 B-인바이러먼털(응용촉매 B-환경)에 실렸으며, 인천대와 폴란드, 스페인 등의 연구팀이 공동으로 참여했다.
이준기기자 bongchu@dt.co.kr
[ 저작권자 ⓒ디지털타임스, 무단 전재 및 재배포 금지 ]
