한국기초과학지원연구원(KBSI)은 15일 소재분석연구부 김해진 박사가 주도하는 국제 공동연구팀이 태양광을 이용해 수소를 고효율로 생산하는 생체고분자 기반 광촉매를 개발했다고 밝혔다. 수소는 차세대 친환경 연료로 평가받고 있다.
그러나 수소를 생산하려면 천연가스 등 화학연료에 기인하거나 막대한 전기에너지로 물을 분해해야 했다.
태양광만으로 물을 분해해 수소를 생산하는 광촉매 기반 수소 생산 방법은 생산 효율과 광안정성(빛에 의한 변형을 견뎌내고 기능을 유지하는 정도)이 낮아 산업에 활용되는 데 한계가 있었다. 연구팀이 개발한 광촉매는 황화아연 반도체 나노막대기에 생체고분자 물질인 폴리도파민을 나노미터(㎚·1㎚는 10억분의 1ｍ) 수준으로 균일하게 코팅한 '생체고분자·반도체' 복합체다.
연구팀이 개발한 광촉매 1ｇ을 이용하면 시간당 48.5㎖의 수소 기체를 생산할 수 있다.
기존 반도체 촉매보다 수소생산 효율이 220% 높아진 것이다. 24시간 동안 빛에 노출된 후에도 약 78%의 수소 생산효율을 유지하는 광안정성을 보였다.
이번 연구는 인천대 김연호 교수 연구팀과 폴란드 아담 미츠키에비츠 대학교·스페인 바르셀로나 대학도 함께 했다.
연구 성과를 담은 논문은 최근 국제 학술지 '응용 촉매 B-환경'(Applied Catalysis B: Environmental)에 실렸다.