[투데이에너지 최인영 기자] 태양광을 기반으로 수소와 고부가가치 화합물을 동시 생산하는 고효율 실리콘 광촉매를 국내 연구진이 개발했다. 독성이 없을 뿐 아니라 가격도 저렴해 그린수소 상용화에 한걸음 더 다가서고 있다.
UNIST(총장 이용훈)는 에너지화학공학과 류정기 교수팀과 POSTECH(총장 김무환) 화학과 박수진 교수팀이 공동 연구를 통해 태양광을 기반으로 수소 및 고부가화합물을 함께 생산하는 하이브리드 실리콘 광촉매를 개발했다고 3일 밝혔다. 실리콘 광촉매의 단점을 보완한 고안정성 광촉매다.
실리콘 광촉매는 가시광선을 흡수할 수 있어 태양광의 활용도가 높다. 생산 과정에서도 유해 화합물질을 배출하지 않아 무독성 친환경 광촉매로 주목받고 있다. 기존의 촉매가 태양광으로 활용하기 어렵거나 독성을 가져 발암의 원인이 되는 점을 보완한 셈이다.
연구팀은 실리콘 광촉매 표면에 니켈을 도핑한 그래핀 퀀텀닷을 2~3nm 두께로 균일하게 코팅해 높은 수소 생산 효율과 안정성을 확보했다. 기존 실리콘 광촉매 대비 약 28배 높은 생산 효율을 보였다. 산화 반응에서는 물 대신 생물유기체인 바이오매스를 활용해 고부가화합물의 생산도 가능함을 확인했다. 98%의 원형을 유지함으로써 높은 안정성 또한 확보했다.
이번 연구는 최유리 UNIST 연구조교수, 최성호 POSTECH 석·박 통합과정 연구원이 제1저자로 참여했다
류정기 에너지화학공학과 교수는 “기존 수소 생산 연구는 자외선을 흡수하거나 독성 촉매를 가진 광촉매에 한정됐다”며 “개발된 무독성 저가 실리콘 광촉매는 높은 태양광 흡수율을 통한 고효율 수소뿐만 아니라 방향족 화합물도 생산할 수 있어 새로운 태양광 촉매 시스템을 제시했다는 점에 의미를 더한다”고 밝혔다.