기초과학硏 나노입자 연구단, 물에서 수소 저렴하게 뽑아낼 수 있는 기술, 국내 개발

기초과학硏 나노입자 연구단, 물에서 수소 저렴하게 뽑아낼 수 있는 기술, 국내 개발

상용화하면 수소 생산뿐 아니라 

다양한 화학물질 제조공정에 응용

    국내 연구진이 친환경 에너지원인 수소를 물에서 저렴하고 효율적으로 뽑아낼 수 있는 기술을 개발했다. 상용화되면 수소 생산뿐 아니라 다양한 화학물질 생산 공정에도 응용될 것으로 기대된다.

현택환 기초과학연구원(IBS) 나노입자연구단장이 이끄는 연구진은 "햇빛을 받으면 물에서 수소를 뽑아내는 새로운 광촉매(光觸媒)를 개발했다"고 22일 밝혔다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 머티리얼스'에 실렸다. 남기태 서울대 교수와 김형준 KAIST 교수도 공동 교신 저자로 참여했다.

 

물에 빛을 비추자 광촉매에 의해 수소 기포가 나오고 있다. 이번 광촉매는 저렴한 구리를 사용했음에도 고가의 백금 기반 촉매와 같은 성능을 보였다. /IBS

광촉매는 빛에너지를 받아 화학반응을 촉진하는 물질이다. 연구진은 빛을 받으면 전자가 나오는 반도체 물질인 이산화티타늄에 구리 원자들을 끼워 넣어 광촉매를 개발했다. 이 촉매를 물에 담그고 빛을 비추면 바로 수소가 분리돼 기포로 나온다. 전자가 수소 이온과 결합하면서 수소 분자로 떨어져 나오게 하기 때문이다.

수소는 공기 중의 산소와 만나 전기를 생산한다. 부산물은 물만 나온다. 세계 각국은 이런 친환경 에너지인 수소를 확보하려고 치열한 경쟁을 벌이고 있다. 하지만 지금은 에너지가 많이 들어가는 고온·고압 조건에서 천연가스를 처리해서 수소를 얻고 있다. 부산물로 온실가스인 이산화탄소가 나오는 것도 문제다.

현 교수는 "새 광촉매는 인체의 효소처럼 상온, 대기압에서 수소를 생산하며 온실가스도 배출하지 않는다"고 말했다. 광촉매가 인체 효소처럼 상황에 따라 반응에 적합한 구조를 만들 수 있기 때문이다. 수소 생산 효율도 고가(高價)의 백금-이산화티타늄 광촉매와 거의 같았다. 연구진은 "저렴한 구리로 백금과 같은 효과를 내 훨씬 경제적"이라며 "또 기존 촉매는 독성이 있어도 물에 녹아 있어 분리가 어려웠지만 이번 촉매는 고체여서 바로 수거해 재활용할 수 있다"고 밝혔다. 가격과 효율, 환경을 모두 잡은 일석삼조(一石三鳥)의 기술인 셈이다.

연구진은 앞으로 광촉매 생산 공정을 더 단순화시키는 연구를 할 계획이다. 현 단장은 "구리 원자에 다른 물질을 결합하면 다른 화학물질을 생산하는 촉매들을 개발할 수도 있다"고 말했다.

이영완 과학전문기자 조선일보 

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