물에서 수소 분리 촉매 개발…서울대 교수팀 “기존 74배 효율”

국내 연구진이 물에 햇빛만 비추면 차세대 에너지원인 수소를 대량생산할 수 있는 새로운 촉매를 개발했다.

이종협 서울대 화학생물공학부 교수팀은 가시광선으로 물에서 수소를 기존보다 74배 높은 효율로 분리할 수 있는 촉매를 개발하고, 그 결과를 화학분야 권위지 '앙케반테 케미' 8월 28일자 온라인판에 발표했다고 15일 밝혔다. 이번 결과는 혁신성과 파급 효과를 인정받아 가장 주목 받는 논문인 '핫페이퍼'로도 선정됐다.

기존 연구에서는 물에서 수소를 추출하는 데 자외선을 주로 이용했다. 태양광에 자외선이 포함된 비율은 높지 않지만 자외선이 가지는 에너지가 물에서 수소를 뽑아낼 수 있을 만큼 강력했기 때문이다. 가시광선은 태양광 속에 많이 포함된 반면 에너지가 약해 이용하기가 어려웠다.

연구팀은 효율은 낮지만 가시광선으로도 물에서 수소를 뽑아낼 수 있는 촉매인 금 나노 입자에 주목했다. 금 나노입자의 효율이 낮은 까닭은 가시광선을 흡수한 금 나노 입자가 방출하는 '열전자'의 수명이 짧아서인데 연구팀은 금 입자에 나노 소재를 붙여 열전자의 수명을 늘리는 데 성공했다. 이렇게 만든 촉매는 금 나노 입자만 사용했을 때보다 74배 많은 양의 수소를 생산했다.

이 교수는 "개발한 촉매는 물에서 수소 대신 전기에너지도 직접 얻을 수 있어 물만으로 작동되는 가전기기, 자동차도 만들 수 있을 것"이라며 "지속적으로 연구하면 1~2년 안에 상용화할 수 있을 것"이라고 설명했다.

이번 연구는 글로벌프론티어사업단 멀티스케일 에너지시스템 연구단의 지원을 받아 수행됐다.

이우상 동아사이언스기자 idol@donga.com