김진수 교수팀, 반도체 기반 고효율 수소 생산 기술 개발

최근 기후변화에 의해 발생하는 여러 문제점 극복을 위해 차세대 청정에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 특히 ‘수소 에너지’는 자원 확보의 제약이 거의 없고, 기존 화석연료를 넘어 친환경 에너지를 공급할 수 있다는 점에서 연구개발이 활발하게 이뤄지고 있다.

이러한 수소 에너지를 매우 고효율로 손쉽게 생산할 수 있는 기술을 전북대학교 김진수 교수팀(신소재공학부)이 개발해 학계 이목이 쏠리고 있다.

기존에 보고된 수소발생 기술들은 여러 장점에도 불구하고 수소 발생 수준이 시간이 흐를수록 현저하게 저하되어 실용화에 있어 치명적인 문제가 있었다.

김 교수팀은 이러한 단점의 실마리를 ‘반도체 나노구조’에서 찾았다. 고품질의 반도체 나노구조를 제작하고 이를 광전기화학적 물분해 방법을 이용해 수소를 발생시키는 기술 개발로 극복했다.

김 교수팀이 제안한 이번 기술을 통해 기존에 보고된 물분해 기반 수소 발생 방법과 비교해 수십 배 이상 효율이 향상됨을 확인했고, 실용화의 치명적 단점이었던 장시간 안정성(Long-term Stability) 역시 크게 개선하는 성과를 얻었다.

실험 결과 이 기술을 적용했을 때 고효율의 수소를 발생시킬 뿐 아니라 장시간 수소 발생에서도 매우 안정한 특성을 보였다고 연구팀은 밝혔다.

이번 연구 결과는 영국왕립화학회(Royal Society of Chemistry)의 대표 논문집인 『J. Materials Chemistry A(IF: 12.73)』에 ‘긴급논문(Communication)’의 형태로 2편의 논문이 연속적으로 게재됐다.

연구책임자인 김진수 교수는 “고품질의 반도체 나노구조 제작과 고효율의 물분해 수소 발생기술을 포함한 원천기술을 확보했을 뿐만 아니라, 실용화 가능성을 제시한 점이 큰 의미가 있다”며 “특히 실험 및 논문 작성 과정에 참여한 학생(1저자 한상문, 노시윤 박사과정)들이 첨단 과학기술 분야의 연구자로 크게 성장할 수 있는 경험을 쌓은 것 또한 큰 성과”라고 말했다.

한편, 이번 연구결과는 연구재단과 4단계 BK21 사업의 지원을 받아 이뤄졌다. 김 교수팀은 반도체 나노구조 제작과 물분해 수소 생성기술 뿐만 아니라 이를 기반으로 한 응용 연구를 통해 다양한 첨단 부품을 개발할 예정이다.

온라인 중앙일보