햇빛으로 수소 생산 기술 개발

햇빛으로 수소 생산 기술 개발

차세대 에너지원인 수소를 햇빛과 실리콘 나노선을 이용해 효율적으로 생산하는 녹색 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 교육 과학 기술부는 명지대 화학과 황성필 교수팀이 물(H2O)을 분해하면 수소(H2)가 발생한다는 점에 착안해 태양 에너지를 수소 에너지로 직접 변환시키는데 성공했다고 2012.11.25일 밝혔다.

연구팀은 반도체를 만드는 기판인 실리콘 웨이퍼를 머리카락보다 얇은 100㎚ 두께의 나노선이 수직으로 밀집된 구조를 만들어 물(H2O)에 담궈 햇빛(sun light)을 쬐인 결과, 기존의 평평한 실리콘 웨이퍼 판에 비해 수소 발생량이 획기적으로 증가하는 것을 밝혔다.

황성필 교수는 "실리콘 나노선이 수직으로 밀집된 구조에서는 전자 소실량이 적다"며 "나노 구조가 빛의 파장 보다 작아 빛이 반사되는 성질을 제거한 것도 에너지 양을 극대화한 이유"라고 설명했다.

연구팀은 또 수소 발생량을 증가시키기 위해 실리콘 나노선 구조물 위에 소량의 백금 나노 입자를 제작해 촉매제로 이용하는 방법을 적용했다.

그동안 태양 에너지를 활용한 연구들은 태양 전지 패널로 전기를 만드는 방법이 대부분이었다. 그러나, 야간에는 발전이 불가능하고 날씨와 계절에 따른 한계가 있어 안정적인 에너지원으로 활용하는데 어려움이 있었다. 이번에 개발된 실리콘 나노선과 물(H2O)을 활용한 방법은 기존의 전기 발전에 비해 에너지의 보관과 운반이 쉬워 수소(H2)를 차세대 에너지원으로 쉽게 사용할 수 있을 것으로 기대된다.

황성필 교수는 "실리콘 나노선이 효율적으로 광수소를 발생시킬 수 있음을 입증했다"며 "기존의 반도체 시설을 활용해 광수소를 대량 생산할 수 있는 가능성을 보였다"고 설명했다. 이 논문은 나노 과학 분야 권위지인 나노 레터스(Nano Letters) 온라인판에 실렸다. (디지털타임스, 입력: 2011.12.25일)