현재까지 발표된 광촉매를 이용한 수소 연료 생산 연구는 광촉매 상단에 백금(Pt), 루테늄(Ru) 등 귀금속을 결합시킨 복합 소재를 활용했다. 이러한 귀금속은 전자 전달 효율이 매우 우수하나 높은 가격으로 인해 실제 활용에 한계가 있다. 이에 대한 대안으로 구리 계열 광촉매가 주목을 받고 있는데, 구리 계열 광촉매는 주로 섭씨 1000~1400도 이상의 고온에서 합성된다. 이렇게 합성된 소재는 전하 전달 능력이 떨어져 수소 발생 효율이 현저히 낮다.
경북대 박현웅 교수
경북대에 따르면 박 교수팀은 상온 상압 전기증착법을 이용, 구리-알루미늄(CuAlO2) 광촉매를 손쉽게 제작하는데 성공했다. 합성된 필름 형태의 구리-알루미튬 광촉매는 전자전달 효율 100%로 물에서부터 수소를 발생시켰다.
연구 결과는 에너지·재료 분야의 권위 있는 학술지인 ‘재료화학 저널(Journal of Materials Chemistry A)’ 6월호 표지논문으로 게재됐다.
박현웅 교수는 “수소 연료시장은 화석연료 시장을 대체하기 위한 필수적인 에너지원으로 각광받고 있다. 광촉매를 이용한 수소가스 생산은 초미의 관심 대상이다”라며, “현재 대부분 고가의 귀금속 소재를 사용하고, 복잡한 합성방법을 통해 광촉매를 제작하고 있다. 이번에 연구팀이 개발한 광촉매 소재는 구리, 알루미늄 등 값싼 재료를 활용한 단순 합성 공정임에도 불구하고, 높은 수소 발생 효율을 나타냈다”고 말했다.
박 교수는 “이번 연구를 통해 국내 수소 연료 시장 활성화를 견인하는 동시에 인공광합성 연구가 세계 최고 수준으로 발돋움하는 계기가 될 것”이라고 밝혔다.
한편, 이 연구는 (재)한국이산화탄소 포집 및 처리연구개발센터의 지원을 받아 수행됐다.
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