장지현 울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 교수는 인공 나뭇잎에 게르마늄(GE)을 도핑해 수소 생산 효율을 높이는 제조 기술을 개발한 공로를 인정받아 과학기술정보통신부 장관상을 받았다.
인공 나뭇잎은 식물 광합성 원리를 모방해 물속에서 햇빛을 받아 수소를 만드는 장치를 말한다. 탄소 가스 배출 없이 청정연료인 수소생산이 가능해 탄소중립 시대를 앞당길 기술로 주목받는다.
광촉매 주재료로는 철의 녹 성분인 산화철이 꼽힌다. 산화철은 값도 싸고 물속에서 안정적이어서 매우 유망한 소재지만 전기전도도가 낮아 도핑을 통해 이를 개선하는 방법이 많이 사용된다. 게르마늄은 이론상으로 매우 뛰어난 도핑제로 알려졌지만 실제로는 다른 도핑제보다 효과가 떨어져 널리 연구되지 못했다.
장지현 교수 연구팀은 이번 연구에서 그 이유를 찾아내고, 문제점을 해결해서 기존 수소생산 효율을 향상시켰다. 투명전극(FTO)에 포함된 주석 성분이 고온 열처리를 거치면서 광촉매 속으로 침투해 내부 구조를 훼손, 주석과 게르마늄이 함께 있을 때 열역학적으로 매우 불안정한 상태가 돼서 기대하던 효과를 구현하지 못했던 것임을 밝혀냈다. 장 교수 연구성과는 지난해 네이처 커뮤니케이션지에 게재됐다.
박소라기자 srpark@etnews.com
