녹슨 철로 그린수소를…'효율' '지속' 두 마리 토끼 잡았다

UNIST 장지현 교수팀, 새로운 광전극 기술 접목 '눈길'
태양광 수소 생산 효율 개선, 친환경 수소 상업화 앞당겨

UNIST 연구팀이 녹슨 철을 이용해 고효율 수소를 생산했다. 일상에서 더 저렴하고 친환경적인 에너지를 사용할 수 있을 지 주목된다.

UNIST(울산과학기술원) 에너지화학공학과 장지현 교수팀은 전기적 특성이 우수한 산화철을 사용한 광전극을 이용해 친환경 수소 생산 시스템을 개발했다고 20일 밝혔다.

수소 생산은 주로 화석 연료에 의존하고 있어 환경에 부담을 준다. 하지만 산화철 광전극을 통해 친환경 수소 생산이 가능하다.

산화철은 그동안 전기적 성능이 부족해 수소 생산 효율이 낮았다. 물을 분해하는 면적이 좁고, 전자 이동 거리가 길기 때문이다.

UNIST 연구진은 이를 개선하기 위해 산화철의 구조적 특성에 주목했다.

게르마늄(Ge), 티타늄(Ti), 주석(Sn)을 함께 섞어 산화철의 전기적 특성을 개선했다. 또 열을 이용해 다공성 구조를 만들어 반응 면적을 넓히고 전자 이동 거리를 줄였다.

이를 통해 산화철의 단점을 극복하고 물 분해 효율을 높일 수 있었던 것.

이 과정으로 평균 직경 10nm 이하의 다공성 산화철 전극을 제작했다.

태양광을 이용한 수소 전환 효율을 3.2배 높였다. 또 100시간 동안 효율 저하 없이 지속 사용이 가능하다.

장지현 교수는 "수소 생산 효율을 크게 높이는 동시에 상업화를 위한 중요한 기술적 진전을 이루어냈다. 그린수소 생산 상업화를 앞당기고, 다양한 반도체 시스템에 적용될 수 있을 것"이라고 했다.

이번 연구 성과는 국제학술지 '에이씨에스 에너지 레터스(ACS Energy Letters)'에 지난 3일자로 공개됐다.

연구에는 박주형 박사후연구원이 제1저자로 참여했다.

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울산CBS 반웅규 기자 bangija@cbs.co.kr

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