국내 연구진, 햇빛으로 수소 생산하는 녹색기술 개발

[아시아경제 김수진 기자]국내 연구진이 실리콘 나노선을 활용, 햇빛으로 물을 분해해 수소를 효율적으로 생산하는 녹색기술을 개발했다.

25일 교과부에 따르면 명지대 황성필 교수 연구팀은 실리콘 나노선을 이용해 태양에너지를 수소에너지로 직접 변환하는 연구를 수행해왔다. 수소를 차세대 에너지원으로 이용하려는 것이다.

지금까지 태양에너지 활용 연구는 태양전지 패널로 전기를 만드는 방법이 대부분이었지만, 야간에는 발전이 불가능하고 날씨나 계절적 요인에 영향을 받아 안정적인 에너지원으로서는 한계가 있었다. 반면 황 교수 연구팀은 물을 분해하면 수소가 발생한다는 점에 착안했다. 수소는 기존 전기발전보다 보관이나 운반이 쉬워 차세대 에너지원으로 각광받는 에너지원이다.

연구진은 실리콘웨이퍼를 화학적으로 식각한 뒤 100nm두께의 실리콘 나노선을 수직으로 촘촘히 연결한 구조물을 만들었다. 이는 태양에너지로 활성화된 전자가 실리콘 표면까지 도달하는 거리를 단축시켜 전자 소실량을 최소화하고 수소 발생량을 획기적으로 증가시켰다는 설명이다. 나노구조가 빛을 반사하는 성질도 막아 흡수되는 빛 에너지의 양도 극대화했다.

또한 이 과정에서 소량의 백금 나노입자를 나노구조물 촉매로 이용하는 방법으로 수소 발생량을 크게 증가시킬 수 있었다.

황 교수는 "이번에 개발된 실리콘 나노선 광전극은 반도체산업에서 널리 쓰이는 실리콘웨이퍼를 이용하여 만든 것으로, 나노선이 효율적으로 광수소를 발생시킬 수 있음을 입증함과 동시에 기존의 반도체시설들을 활용한 광수소 대량 생산의 가능성을 보여줬다"며 "생산된 수소는 전기보다 쉽게 운반하고 보관할 수 있어 향후 미래 '수소 경제'에서 나노과학이 중요한 역할을 수행할 것으로 기대한다"고 말했다.

이번 연구는 나노과학 분야 권위지인 '나노 레터스(Nano Letters)'지 온라인 속보로 게재됐다.

김수진 기자 sjkim@