UNIST(울산과학기술원)는 에너지화학공학과 이재성, 장지욱, 석상일 교수와 탄소중립대학원 임한권 교수 공동 연구팀이 높은 효율과 내구성을 갖춘 대규모 그린수소 생산 기술을 개발했다고 13일 밝혔다.
태양광 수소 기술은 태양에너지로 물을 분해해 수소를 얻는 이상적인 그린수소 생산 기술이다. 이 기술이 실용화되려면 연구실 내 소형 장치에서 작동할 뿐만 아니라 대형 양산 단계에서도 유의미한 결과가 있어야 한다. 연구팀은 이런 ‘스케일업(scale-up)’을 위해 광전극 소재로 효율이 높고 비교적 값이 싼 페로브스카이트를 채택했다.
그러나 페로브스카이트 태양전지는 태양광에 포함된 자외선과 공기 중 수분에 대한 안정성이 떨어진다는 단점이 있다. 연구팀은 이 문제를 보완하기 위해 페로브스카이트의 양이온으로 기존 메틸암모늄 대신 포름아미디늄을 사용해 자외선에도 안정적인 페로브스카이트를 제조했다고 설명했다.
일반적으로 연구개발용 광전극은 1㎠ 미만 소형이다. 이를 실용화 규모인 1㎡까지 키우기 위해서는 생산 단위를 1만 배가량 키워야 한다. 이 과정에서 수소 생산 효율이 낮아지는 현상이 흔히 나타나기 때문에 이를 최소화하는 기술도 요구된다.
연구팀은 ‘모듈 기반 설계’를 활용해 소형 광전극을 블록을 쌓는 것처럼 연결해 대면적 광전극을 제조하는 데 성공했다.
울산=하인식 기자 hais@hankyung.com