UNIST(울산과학기술원)의 이재성·장지욱 에너지화학공학과 교수 연구팀이 태양광 수소를 상업적으로 생산할 수 있는 대형 광전극 제조 기술을 개발했다고 13일 밝혔다.
태양광 수소 기술은 이산화탄소 발생이 전혀 없는 그린수소 생산 기술 중 가장 이상적인 기술로 평가받고 있지만, 효율이 충분하지 않아 기존 화석연료 개질로 생산되는 수소에 비해 가격 경쟁력이 떨어지는 단점이 있다.
태양광 수소를 생산하기 위한 핵심 요소인 광전극 성능은 전체 수소 생산 시스템의 효율과 경제성을 결정한다. 연구개발용 광전극은 1㎠ 미만 소형으로 실용화 규모인 1㎡까지 크기를 키우려면 1만 배 정도 스케일업이 필요하다. 스케일업 과정에서 수소 생산 효율이 급격하게 떨어지는데, 실험실에서 사용하는 수동식 제조법으로는 실용화와 함께 광범위한 보급을 위한 대량 제조가 불가능하다.
이 때문에 태양광 수소 생산을 상업화하기 위해선 대형 광전극을 높은 효율로 유지하면서 대량 제조할 수 있는 자동화 스케일업 기술이 필요하다. 연구팀은 잉크젯 프린팅 기술을 대형 광전극 제조를 위한 스케일업에 최초로 활용했다.
연구팀이 광전극 스케일업에 활용한 잉크젯 프린팅 기술은 다른 기술에 비해 경제적이고 다양한 기능의 복합 다중막으로 구성된 광전극을 일관성 있게 프린팅할 수 있다. 또 큰 면적에서도 높은 성능을 유지할 수 있고 전자동 시스템으로 생산성이 뛰어난 것이 장점이라고 연구팀은 설명했다.
이재성 교수는 “이번 연구로 2030년 이전에 태양광을 이용한 그린수소 기술을 상용화할 것으로 기대한다”고 말했다.
울산=하인식 기자 hais@hankyung.com