세계 최초 태양·물 이용 수소생산 개발

포스텍 학부생 조원준씨·장지욱 박사 연구팀

▲ 이재성 교수

▲ 조원준씨

▲ 장지욱 박사

포스텍 학부생이 세계 최초로 태양과 물을 이용해 수소를 만드는 기술을 개발했다.

17일 포스텍에 따르면 화학공학과 조원준(26)씨와 장지욱(29) 박사는 이재성 교수의 지도를 받아 비스무스 바나데이트(BiVO4) 광촉매에 인(P)을 도핑, 광촉매 속 전하의 이동성질을 향상시키는 기술을 개발해 세계적인 화학지 `안게반테 케미(Angewante Chemie)`를 통해 발표했다.

일반적으로 광촉매 기술은 햇빛과 물을 이용해 수소를 대량생산해낼 수 있어 `꿈의 기술`로도 불리는 차세대 에너지 기술로 우리나라는 물론 선진국에서도 치열하게 기술개발 경쟁을 벌이고 있다. 하지만 현재 기술로는 태양 에너지를 수소로 전환하는 효율이 크게 떨어져 실용화하기에는 어려움이 따르고 있다.

이런 가운데 연구팀은 대표적인 광촉매 재료 중 하나인 비스무스 바나데이트에 주목했다. 이 소재는 값이 싸고 넓은 영역의 빛을 흡수한다는 장점을 가지고 있지만 전기 전도도가 낮아 전자의 수소 전환 효율이 낮다는 점이 단점으로 지목되어 왔다.

연구팀은 태양전지의 주원료인 실리콘에 인을 도핑한다는 점에 착안해 비스무스 바나데이트에 인을 도핑했다. 그 결과 인을 도핑하지 않은 광촉매에 비해 태양광 전환 효율이 무려 30배나 증가시킬 수 있었다.

특히 이번 연구는 학부생이 연구책임자가 되어 스스로 연구를 진행하도록 하는 포스텍 고유 프로그램인 `학부생 연구 프로그램`을 통해 진행됐다.

※ 용어해설=비스무스 바나데이트 (BiVO4)-가시광선 아래에서 잘 작동하는 광촉매 물질 중 하나로서 가격이 저렴하고 대량 생산이 가능해 에너지 및 환경 분야에서 많이 사용되고 있다.

/김남희기자

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