광주과학기술원(GIST·총장 문승현)은 이상한 신소재공학부 교수팀이 자체적으로 +·-극을 가지고 있는 강유전체를 광전극으로 사용해 친환경 수소 생산의 효율성을 높일 수 있는 기술을 개발했다고 30일 밝혔다.
강유전체는 양전하와 음전하의 불규칙한 분포로 이뤄진 일반적인 유전체와 달리 외부 전계가 없이도 한 방향으로 자발 분극을 형성하는 독특한 성질을 가지고 있는 물질이다. 빛을 받으면 전자·정공을 효율적으로 분리해 광 변환 효율을 높일 수 있기 때문에 차세대 태양전지 소재로 주목받고 있다.
이번 연구는 강유전체의 자발 분극 값과 광 변환효율 특성 사이의 상관관계를 규명하기 위해 진행됐으며 이 교수팀은 강유전체의 분극 값이 클수록 광전류 밀도가 높아진다는 사실을 처음으로 밝혀냈다.
연구팀은 2.2~2.7 전자볼트(eV)를 갖는 강유전체인 '비스무스 페라이트'를 물분해 광 전극 산화물 박막으로 구현한 뒤 광전기화학반응 물분리 수소 생산 효율 향상연구를 실시한 결과, 강유전체 자발 분극 값 크기에 비례해 광 변환효율이 증가한다는 것을 확인했다.
이상한 교수는 “강유전체 자발 분극 값과 광 변환 효율 사이의 상관관계를 실험적으로 최초로 입증했다는 데 의미가 있다”면서 “수소 생산뿐만 아니라 태양 전지 등 에너지 생산 기술 분야에 적용될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.
광주=김한식기자 hskim@etnews.com
