DGIST 유종성 교수팀, 신개념 촉매 합성 성공

연구팀이 개발한 환원된 티타늄 기반 광촉매의 표면 반응 및 특징을 나타낸 모식도.<사진=DGIST 제공>
연구팀이 개발한 환원된 티타늄 기반 광촉매의 표면 반응 및 특징을 나타낸 모식도.<사진=DGIST 제공>
태양광을 이용한 수소 대량생산이 가능해질 전망이다.

DGIST(총장 손상혁)는 유종성 에너지공학전공 교수팀이 태양광을 이용해 물을 산소와 수소로 효율적으로 분해하는 신개념 촉매를 합성하는데 성공했다고 27일 밝혔다.

지구 온난화 등 환경 문제가 커지면서 차세대 에너지원으로 수소가 주목된다. 이에 따라 태양광과 광촉매를 활용해 물을 분해함으로써 수소를 얻는 방식과 효율 연구가 활발하다.

많은 연구진이 자외선 영역의 빛에서만 반응하는 광촉매의 한계를 극복하기 위해 질소, 유황, 인과 같은 이종 원소를 공촉매에 도핑하거나 새로운 광촉매들을 합성하는 등 가시광선에도 효율적으로 반응하는 광촉매를 개발 중이다.

유종성 교수팀은 미국 캘리포니아주립대 버클리캠퍼스(UC Berkely) 사무엘 마오(Samuel. S. Mao) 교수팀과 마그네슘 하이드리드(MgH2)를 이용해 이산화티타늄으로 된 광촉매 표면에 산소를 제거하고 그 자리에 다시 수소를 채워 넣음으로써 수소 원자가 도핑된 새로운 광촉매를 개발했다.

연구팀이 개발한 광촉매는 수소 생성을 위해 사용하던 기존의 이산화티타늄 광촉매보다 에너지 차이를 줄여 약 4배 더 높은 활성도를 70일 이상 안정적으로 유지할 수 있다.

또 기존 광촉매와 달리 가시광선에도 감응, 수소생산의 한계점을 극복했다. 이번 성과로 수소 생산의 효율성과 안정성 모두 개선, 수소 에너지 대중화가 기대된다.

유종성 교수는 "개발한 광촉매는 기존 수소 생산에 쓰인 광촉매에 비해 성능이 향상되고 합성방법도 간단하다"면서 "후속연구를 통해 안정적인 수소 에너지 생산 환경을 조성하는데 앞장서겠다"고 말했다.

한편 이번 성과는 화공촉매 분야 국제학술지 '어플라이드 카탈리시스 B : 인바이러멘탈(Applied Catalysis B : Environmental)' 8월 10일자 온라인판에 게재됐다.

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