대구경북과학기술원(DGIST) 에너지시스템공학 전공 유종성 교수 연구팀이 수소 에너지를 저비용으로 생산할 수 있는 고효율 광촉매 제조법을 개발했다.

수소를 생산하는 가장 쉬운 방법은 태양광에 기반을 둔 광촉매로 물을 분해하는 것으로 고효율 촉매 개발이 필수적이다.

광촉매로 가장 많이 연구되는 것은 타이타니아(TiO)다. 이 소재는 자외선 영역에서 광흡수 및 광활성이 매우 우수하나 가시광 영역에서는 광활성이 거의 나타나지 않는 단점이 있다.

또 타이타니아 환원으로 합성한 '블랙 타이타니아'는 태양광의 모든 파장대에서 뛰어난 흡수력을 보이지만, 활성점에서 전자와 홀의 상쇄가 발생해 기대만큼 광활성 향상을 얻을 수 없었다.

유 교수 연구팀은 타이타니아를 환원시킬 때 마그네슘과 수소를 동시에 활용해 태양광에서 기존 촉매보다 수배의 광활성을 보이면서 안정적인 블랙 타이타니아를 만드는 합성법을 개발했다.

이 방법으로 합성한 블랙 타이타니아는 광활성 소재는 물론 연료전지, 이차전지, 센서 등 다양한 분야에 응용할 것이라고 연구팀은 설명했다.

유 교수는 "저가 친환경 수소 대량 생산으로 수소경제사회 진입에 기여하기를 기대한다"고 말했다.

교육부 도약연구 및 글로벌 프런티어 과제의 일환인 이번 연구는 지난달 21일 에너지 분야 세계 최고 저널 중 하나인 'Energy & Environmental Science'(SCI IF: 20.523) 온라인판에 실렸다.