국내 연구진이 태양광을 이용해 수소 에너지를 생산할 수 있는 광 전극을 개발했다.
광주과학기술원(GIST·총장 김기선)은 이상한 신소재공학부 교수팀이 태양광을 활용해 안정적으로 장시간 수소를 생산할 수 있도록 내구성을 개선한 광전극을 개발했다고 1일 밝혔다.
광전극은 친환경적으로 수소를 생산할 수 있는 광전기화학전지시스템에서 수소와 산소 분자를 발생시킨다. 효율적이고 안정적인 물 분해를 위해서는 태양광을 통해 생성된 광전극내 전하들이 재결합하거나 다른 이온과의 화학 반응없이 물 분자의 계면까지 원활하게 이동하는 것이 중요하다.
이 교수팀은 전하 이동 흐름을 방해하는 구조적 결함으로 광부식 현상에 따른 광음극의 내구성 저하와 값 비싼 촉매를 사용해야 하는 기존 광전극 제조 방식의 단점을 해결했다.
또 고에너지 레이저 광원을 이용해 진공 분위기에서 고품질 박막을 제작할 수 있는 펄스드 레이저 증착법으로 고밀도 이종 구조인 구리 비스무스 산화물과 니켈 산화물 광음극 박막을 제작했다. 고밀도 이종 구조 광음극 박막 태양광을 이용한 광전류 밀도는 단일층 구리 비스무스 산화물 광음극 광전류 밀도 보다 1.5배 향상된 것으로 나타났다. 또 태양광이 광전극에 조사되지 않을때인 암전류에서 기존 단일층 구리 비스무스 산화물 광음극의 2~3시간 보다 3배인 8시간 이상 안정적으로 광전류 밀도를 유지했다.
이상한 교수는 “펄스드 레이저 증착법 등 물리적 기상 증착법을 이용하면 내구성 있는 광전극 제작이 가능하다는 사실을 입증했다”면서 “태양광을 이용한 지속적인 물 분해 수소 생산 기술에 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.
광주=김한식기자 hskim@etnews.com
