DGIST 에너지공학전공 유종성 교수팀이 태양광을 이용해 물을 산소와 수소로 효율적으로 분해할 수 있는 신개념 촉매를 합성하는데 성공했다

DGIST는 이 광촉매는 기존 광촉매 보다 효율성이 높아져 수소 대량 생산에 도움이 될 것으로 기대된다고 27일 밝혔다.

유 교수팀은 미국 캘리포니아주립대 버클리캠퍼스 사무엘 마오 교수팀과 함께 마그네슘 하이드리드를 이용해 이산화티타늄으로 된 광촉매 표면에 산소를 제거하고 그 자리에 다시 수소를 채워 넣음으로써 수소 원자가 도핑된 새로운 광촉매를 개발했다.

연구팀이 개발한 광촉매는 수소 생성을 위해 사용하던 기존의 이산화티타늄 광촉매보다도 밴드갭을 줄여 4배 정도 더 높은 활성도를 70일 이상 안정적으로 유지할 수 있는 점이 특징이다.

밴드갭은 물질의 전자가 가질 수 있는 에너지의 허용된 대역 사이의 에너지 차이를 말하는데 밴드 갭의 대소로 그 물질의 전기 전도성 정도가 결정된다.

또 기존의 광촉매와 달리 가시광선에도 감응할 수 있어 수소 생산의 한계점을 극복했다. 이처럼 새로운 광촉매 개발을 통해 수소 생산의 효율성과 안정성을 모두 혁신적으로 개선함으로써 향후 수소 에너지 대중화에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

유종성 교수는 “이번에 개발한 광촉매는 기존 수소 생산에 쓰인 광촉매에 비해 그 성능이 수 배 향상된 광촉매로 합성방법 또한 매우 간단해 앞으로 수소 에너지 상용화에 많은 도움을 줄 수 있을 것으로 기대한다”며 “광촉매의 효율과 경제성을 개선하는 후속 연구를 통해 화석에너지를 대체할 수 있는 안정적인 수소 에너지 생산 환경을 조성하는데 앞장서겠다”고 말했다.

이번 연구 결과는 화공촉매 분야 상위 1% 국제학술지 ‘어플라이드 카탈리시스 B : 인바이러멘탈’ 8월 10일자 온라인판에 게재됐다.

대구 한찬규 기자 cghan@seoul.co.kr