햇빛+물=대량 수소…물로 자동차 움직인다

국내 연구팀, 관련 기술 개발 눈길 집중

▲햇빛을 이용해 물에서 수로를 대량으로 만들 수 있는 기술이 개발됐다.[사진제공=미래부]

[아시아경제 정종오 기자] 햇빛을 이용해 물에서 수소를 대량 생산할 수 있는 기술이 개발됐다. 차세대 에너지원인 수소를 확보할 수 있는 길이 열린 셈이다. 이 기술이 상용화되면 물로 자동차를 움직이는 시대를 앞당길 수 있다.

국내연구팀은 햇빛을 이용해 물에서 차세대 에너지원인 수소를 대량 생산할 수 있는 신개념 에너지 생산 기술 개발에 성공했다. 에너지 수준이 낮지만 햇빛의 대부분(약 44.4%)을 차지하는 가시광을 이용해 물에서 기존 방식보다 74배나 더 많은 수소를 생산하는 데 성공한 것이다. 그 원리를 과학적으로 밝히고 실험으로 증명했다.

환경오염과 지구온난화로 최근 청정에너지인 수소와 태양에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 햇빛을 활용해 물에서 수소를 생산하는 연구가 활발히 진행되고 있다.
지금까지 대부분의 연구는 태양광 중 극히 일부(4%)를 차지하지만 빛의 세기가 큰 자외선을 이용해 수소를 생산하는 데 집중했다.

이 방법은 자외선 양이 극히 적어 수소 생산의 원천적 한계에 부딪히면서 태양광의 대부분을 차지하는 가시광선을 활용해 대량의 수소를 생산할 수 있는 기술 개발이 요구되고 있다.

금 나노입자는 에너지 수준이 낮은 가시광을 흡수해 열 전자를 발생시켜 가시광을 활용한 수소 생산이 가능한데 대부분의 열전자들이 초고속(1000조분의 1초 수준)으로 붕괴돼 사라지기 때문에 금 나노입자를 활용한 수소 생산 효율과 실용성이 매우 낮다.

연구팀은 금 입자에 2개의 나노소재를 붙인 3성분계 나노구조체를 개발해 금 입자에서 발생한 열전자의 수명을 획기적으로 향상시켜 기존의 금 나노입자 촉매에 비해 무려 74배 많은 양의 수소를 생산했다.

이번에 새롭게 개발된 나노구조체는 물에서 수소 대신 전기에너지도 친환경적으로 얻을 수 있기 때문에 태양광에너지 전환분야에서 활용도가 매우 높을 것으로 평가받고 있다.

이번 연구는 미래창조과학부에서 추진하는 글로벌프런티어사업의 멀티스케일에너지시스템연구단(단장 최만수 교수)의 지원으로 서울대 이종협 교수팀이 수행했다. 연구 결과는 '앙게반테 케미(Angewandte chemie)'에 8월28일 온라인(논문명 : Hot-Electron-Transfer Enhancement for the Efficient Energy Conversion of Visible Light)에 실렸다.

이종협 교수는 "기존의 에너지 생산 시스템을 혁신해 청정에너지기반 산업에 기여할 수 있을 것으로 기대된다"며 "앞으로 이 기술의 시스템화와 함께 에너지저장기술이 더 발전되면 외부로부터 전기나 연료주입 없이 가전기기나 더 나아가 자동차도 물만으로 작동시킬 수 있을 것"이라고 설명했다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr