국내 연구진이 태양에너지의 물 분해 효율을 높이는 나노소재를 개발했다. 이에 따라 꿈의 청정에너지로 불리는 수소 대량 생산에 한 걸음 더 다가서게 됐다.

미래창조과학부는 성균관대 화학공학부 박종혁(사진 왼쪽) 교수팀과 포스텍 신소재공학과 김종규 교수팀이 공동으로 이러한 연구 성과를 냈다고 23일 밝혔다.

햇빛으로 물을 분해해 청정에너지인 수소를 생산하는 게 신재생에너지산업에서 ‘성배’(Holy Grail)로 불릴 정도로 큰 주목을 받고 있지만, 태양광의 물 분해 효율이 3%에 불과해 상용화가 사실상 불가능했다.

물 분해 효율이 3%라는 것은 태양광 에너지 100을 사용했을 때 생산할 수 있는 수소에너지가 3이라는 뜻이다. 업계에서는 물 분해 효율이 최소 10 이상은 돼야 상용화가 가능한 것으로 보고 있다.

연구팀은 ‘텅스텐 산화물’을 꼬아 만든 구조에 태양광 흡수율이 높은 ‘비스무스 바냐둠 산화물’을 코팅한 물질을 광촉매로 활용해 이 물 분해 효율을 6%까지 끌어올렸다.

텅스텐 산화물의 꼬임 구조가 태양빛을 강하게 산란시키는 한편 산란한 빛을 흡수한 비스무스 바나듐 산화물이 만들어내는 전자가 물의 분해를 원활히 하기 때문이다.

태양에너지를 전기에너지로 바꾸면 바로바로 써야 하지만 수소로 변환하면 휘발유나 액화석유가스(LPG)처럼 저장·수송이 가능하다.

박종혁 교수는 “물 분해 효율이 10%에 근접함에 따라 태양에너지를 통한 수소 생산 연구가 한층 활기를 띨 것으로 기대된다”고 말했다.

이 연구는 미래부 중견연구자지원사업의 지원으로 수행됐으며, 그 결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 온라인판 9월 2일자에 실렸다.