이재성 UNIST 교수, 최고수준 태양광 수소전환 효율 달성

이재성 교수

아주경제 이한선 기자= 울산과학기술대학교(UNIST)는 이재성(60) 나노생명화학공학 교수 연구팀이 나노 합성 기술을 활용해 전기 전도도가 향상된 새로운 산화철 전극을 개발해 태양광의 수소 전환 효율을 5.3%까지 끌어 올리면서 세계 최고 수준 효율을 달성했다고 25일 밝혔다.

태양광의 수소 전환효율은 정해진 면적에 도달하는 태양에너지 중 수소생산에 쓰인 비율로 생산된 수소의 양을 입사하는 태양에너지의 양으로 나눠 계산한다.

이 교수는 “이 기술의 실용화를 위해서는 10% 이상의 전환 효율이 필요하다” 며 “이번 연구 결과는 그동안 심리적 장벽이었던 5%의 벽을 깼고 이를 넘어 궁극적으로 10% 효율로 가는 길을 제시하는 이정표로 중요한 기여를 했다”고 밝혔다.

이번 태양광의 수소 전환 효율은 현재까지 세계 최고 기록으로 인정되는 그래첼 스위스 로잔느 공대 교수의 태양광 전환 효율 4.2%를 능가했다.

대표적인 광촉매 재료의 하나인 산화철(Fe2O3)은 값이 싸고 넓은 영역의 빛을 흡수지만 전기 전도도가 낮아 광전자를 통한 수소 전환 효율이 낮다는 단점이 있다.

이 교수 연구팀은 나노 합성 기술을 이용해 벌레 모양의 독특한 형상을 가진 산화철을 얻고 여기에 미량의 백금을 도핑한 후 코발트 포스페이트를 보조 촉매로 사용해 광촉매 내 전하 이동성질을 대폭 향상시켜 태양광의 수소 전환 효율을 증가시켰다.

이 교수는 “태양에너지를 수소로 전환하는 효율이 낮은 것이 광촉매 기술 상용화의 최대 걸림돌” 이라며 “이번 기술 개발을 통해 미래 수소 제조 기술의 상용화를 앞당길 수 있는 계기가 될 것으로 기대한다”고 밝혔다.

이번 연구는 한국연구재단의 한중일 국제 협력사업인 A3 포사이트 프로그램 지원 하에 이 교수와 도멘 동경대학 교수의 국제 공동연구를 통해 수행됐고 UNIST 김재영 연구원이 한국과 일본을 오가며 실험을 진행했다.

연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업 및 인공광합성 센터의 지원도 받았다.

이번 연구결과는 네이처 퍼블리싱 그룹이 발행하는 사이언티픽 리포트지 17일자 인터넷 속보에 게재됐다.