UNIST(울산과학기술원)가 장지욱·양창덕 에너지화학공학과 교수와 조승호 신소재공학과 교수 연구팀이 유기 반도체 기반의 고효율·고안정성 광전극을 개발했다고 12일 발표했다.
현재 수소는 메탄을 분해하는 방식으로 주로 생산한다. 이때 이산화탄소도 같이 생성되는 문제가 있다. 그래서 청정 수소를 생산하는 새 방식으로 반도체 소자를 물에 넣고 햇빛을 쬐는 광전극이 주목받고 있다. 광전극은 태양광 에너지를 흡수해 전하 입자를 만드는 반도체 물질로 구성된다. 생성된 전하 입자가 전극 표면에서 물과 반응해 수소와 산소를 생성한다.
기존 금속 대신 유기 반도체로 광전극을 만들면 수소 생산 효율을 높일 수 있지만, 유기 반도체가 물속에서 쉽게 부식된다는 문제가 있었다. 연구팀은 액체 금속(인듐·칼륨 합금), 니켈 포일, 니켈 포일 위에서 바로 자란 촉매(니켈·철 이중 층 수산화물)로 구성된 모듈 시스템을 이용해 물속에서 안정적인 유기 반도체 광전극을 개발했다.
장 교수는 “개발한 광전극의 수소 생산 효율이 기존 무기 반도체의 두 배 이상인 4.33%를 기록했다”며 “태양광 수소 전환기술 상용화를 앞당길 수 있을 것”이라고 말했다.
울산=하인식 기자 hais@hankyung.com