아주대, 수소 생산 효율 높이는 분석법 개발

사진 왼쪽부터 채상윤 박사, 박은덕 교수(사진=아주대)

[이데일리 신하영 기자] 아주대 연구진이 물 분해를 통한 수소 제조 과정의 분석법을 개발했다. 제조 과정을 실시간 관찰·분석해 수소 생산의 효율성을 높일 수 있는 기술이다.

아주대는 박은덕 화학공학과 교수팀이 이러한 연구성과를 얻었다고 13일 밝혔다. 이번 연구는 한국연구재단 기초연구사업 지원을 받아 수행됐으며, 채상윤 아주대 박사후 연구원과 윤노영 석사과정생(현 한국과학기술연구원 청정에너지연구센터)이 제1저자로 참여했다. 연구결과는 독일 화학회 발행 국제학술지(Angewandte Chemie) 2월호에 게재됐다.

온실가스를 최대한 줄여 대기 중 이산화탄소의 농도 상승을 막으려는 ‘탄소중립’은 대체 에너지원 개발과 수소 활용을 통해 가능하다. 특히 수소는 무한 에너지원인 태양광을 이용, 물 분해로 제조가 가능해 주목받고 있다.

현재 수소 에너지 생산에는 수전해기술이 적용되고 있다. 태양전지를 이용, 전기를 만들고 이를 통해 전기화학적으로 물을 분해하는 기술이다. 현재 학계와 산업계에선 광전기화학반응 기술이 수전해기술을 대체할 차세대 기술로 부상하고 있다. 태양광으로부터 바로 물을 분해하는 게 가능해서다. 다만 광전기화학 반응기술은 수소 전환 효율이 낮아 아직 상용화가 되지 않고 있다.

광전기화학전지의 수소 생샌효율을 높이려면 촉매 전극과 전해질 사이의 광전기화학 반응기작을 연구해야 하는데 이를 위한 실시간 분석법이 필요하다. 아주대 연구팀은 수소 제조 과정을 실시간 관찰 가능한 기술을 개발했다.

박은덕 교수는 “현재 물 분해를 통한 수소 제조를 위해 여러 연구가 진행되고 있으나 수소(기체), 물(액체), 광전극(고체)과 태양광이 공존하는 매우 복잡한 시스템”이라며 “때문에 실제 반응조건에서의 광전극 분석이 쉽지 않았지만, 이번 연구를 통해 실시간으로 실제 광전극 반응의 분석이 가능해졌다”고 말했다.

이어 “이러한 실시간 광전극 분석기술은 수소 제조뿐 아니라 태양광을 이용한 인공 광합성 등의 분야에도 활용될 수 있다”며 “태양광을 직접 이용한 물 분해 수소 제조와 이산화탄소의 화학 전환은 친환경 에너지 활용을 위한 차세대 원천기술”이라고 설명했다.