[첨단 헬로티]

서형탁 아주대학교 신소재공학과 교수 연구팀이 태양광을 이용한 친환경 수소 생산에 활용될 수 있는 기반 기술을 개발했다.

서형탁 교수팀은 물 분해 수소 생산 효율과 내구성이 크게 향상된 실리콘 기반의 태양광전기화학 광음극을 개발하는데 성공했다고 밝혔다.

수소는 수소 연료 전지에 적용되어 연료 사용 후 물이 배출되는 청정 연료원이다. 에너지 전환이 이뤄지는 만큼, 수소는 수소전기차뿐 아니라 에너지 발전과 저장 등 활용 영역이 넓어지고 있다.

수소생산은 주로 화석연료의 구조를 변화시키는 방식으로 이뤄진다. 이 방법은 수소 생산 중량의 9배가 넘는 이산화탄소도 함께 배출되는 한계가 있었다.

이 한계를 뛰어넘고자 최근에는 전기나 태양광을 이용하는 광·전기 화학적 물 분해 기술 연구가 활발히 진행되고 있다.

서형탁 교수팀이 개발한 기술은 실리콘 기반의 태양광 전기화학 광음극이다. 반도체 소자나 태양전지에 널리 쓰이는 실리콘 및 산화물 적층 구조를 활용했다.

실리콘은 이미 태양전지에 널리 활용되는 소재이지만, 물 분해와 같은 전해질 수용액 환경에서는 효율이 떨어지고 쉽게 부식되어 사용이 어려웠다.

서 교수는 “최근 전기나 태양광을 활용하는 광·전기 화학적 물 분해 기술 연구가 활발히 진행되고 있지만, 기존 화석 연료 개질 방식에 비해 생산 효율이 매우 낮다는 문제가 남아 있었다”며 “하지만 이번 연구에서 저가이며 범용 소재인 실리콘과 몰리브덴 산화물 박막 적층 구조를 광음극으로 적용해 표면에서 수소를 직접 생산해내는데 성공했다”고 말했다.

이번 연구 성과는 화공 촉매 분야의 저명 국제 학술지인 <어플라이드 카탈리시스 B: 인바이런멘탈(Applied Catalysis B: Environmental), 논문인용지수(IF)=14.229, JCR 저널랭킹 상위 0.962%> 12월 24일자 온라인 최신호에 소개됐다.

연구에는 샨카라 칼라누르(Shankara S. Kalanur) 아주대 교수와 유일한 연구원이 참여했다.