국내 연구진이 태양광을 이용한 물 분해를 통해 수소를 제조하는 과정을 실시간으로 관찰할 수 있는 기술을 개발했다.

아주대학교는 태양광 물 분해를 통해 수소를 제조하는 광전극을 실시간으로 분석할 수 있는 라만 분광기법을 개발했다고 13일 밝혔다.

아주대 박은덕 교수팀은 이상적인 광전기화학적 수소 생산 물질로 고려되는 p-형 반도체인 황화구리인듐(CuInS2)에 n-형 반도체인 황화몰리브데넘(MoSx)을 도입했다. 황화구리인듐(CuInS2) 전극 표면에 존재하는 결정결함 등에 따라 전자-정공 쌍이 재결합해 수소 생산 효율이 떨어지기 때문이다. 이에 전자-정공의 분리를 유도하기 위해 황화몰리브데넘(MoSx)을 도입했다.

그 결과 초기에 제작된 황화몰리브데넘(MoSx)은 수소생산 효율이 매우 낮았지만, 광전기화학 반응이 진행됨에 따라 수소 생성 효율이 26배 이상 대폭 증가함을 알 수 있었다. 이 원인을 밝히기 위해 연구팀은 표면 분석을 반응이 진행되는 도중 실시간 분석이 가능한 라만 분광 장치를 새롭게 구성했다.

실시간 분석이 가능해지면 대표적 녹색 에너지인 수소의 생산 효율을 높여, 이를 더욱 널리 활용할 수 있게 될 전망이다.

박은덕 교수는 “현재 물 분해를 통한 수소 제조를 위해 여러 연구가 진행되고 있으나 수소(기체), 물(액체), 광전극(고체)과 태양광이 공존하는 매우 복잡한 시스템”이라며 “때문에 실제 반응조건에서의 광전극 분석이 쉽지 않았지만, 이번 연구를 통해 실시간으로 실제 광전극 반응의 분석이 가능해졌다”고 말했다.

[ 경기신문 = 고륜형 기자 ]