아주대학교는 서형탁(에너지시스템학과·신소재공학과·사진) 교수팀이 효율성과 안전성을 모두 만족시키는 ‘고효율·고안정성 태양광촉매 전극’을 개발했다고 25일 밝혔다.

이번 연구결과는 ‘Journal of Materials Chemistry A’의 지난 24일자 최신호에 표지논문으로 소개됐다.

서 교수팀이 개발한 광전극은 3가지 다른 종류의 나노 구조와 박막 소재를 쌓은 텐덤(tandem)구조를 이용했으며, 단일 전극이 빛에 직접 반응하는 일체형 광촉매 전극이다.

이는 태양전지와 촉매전극을 분리하거나 복수의 광전극판을 이용하던 기존의 방식을 탈피한 것으로, 개발된 광전극은 빛을 받아 (+)전하인 양공과 (-)전하인 전자를 생성하는 광흡수 산화물 나노판, 전하가 서로 반대의 전극으로 이동하는 전하 분리를 촉진하는 산화물 나노입자, 광부식을 막으면서 표면으로 높은 에너지의 정공이 잘 빠져나가도록 하는 나노 보호막으로 구성돼 있다.

서 교수팀은 5나노미터의 이산화타이타늄(TiO2) 초박형 보호막층을 전해증착법이라는 기술을 이용해 빈공간 없이 완전히 덮는 공정도 개발해냈다.

서 교수는 “고효율의 광변환효율과 안정적인 광반응을 동시에 달성한 일체형 광촉매전극 개발 성과는 매우 드물다”며 “촉매반응 향상을 위해 조촉매 입자 등을 추가로 적용하면 더 높은 효율의 물분해 수소 생성이 가능하고, 메탄 분해 등 다른 물질의 광화학 반응에도 적용이 가능하다”고 밝혔다.

/이상훈기자 lsh@