[광주과학기술원] 효율 높인 광전극 개발…"그린수소 생산성 향상"

광전극 개발한 연구팀. 위 사진 왼쪽부터 지스트 이상한 교수, 카이스트 서장원 교수, 아래 사진 왼쪽부터 지스트 신소재공학부 최호중 박사, 한국화학연구원 김영윤 박사, 로렌스 버클리 국립연구소 서세훈 박사 [사진제공 = 지스트]

지스트(광주과학기술원)는 신소재공학부 이상한 교수가 카이스트 서장원 교수 등과 함께 효율과 수명을 높인 광전극을 개발했다고 10일 밝혔다.

세계적으로 탄소 중립이 주목받고 있는 상황에서 수소에너지는 필수적으로 생산해야 하는 친환경 에너지다.

대부분의 수소는 화석연료로 생산되고 부산물로 이산화탄소까지 배출하기 때문에 태양광으로 생산한 '그린 수소' 생산 기술이 필요하다.

연구팀은 그린수소를 생산할 때 쓰는 광생성 캐리어의 손실을 억제하는 핵심기술을 적용해 세계적 수준의 페로브스카이트 광전극을 개발하는 데 성공했다.

광전극 내부에서 결함을 제어하고 외부에서 물분해 반응을 촉진해 내외부 광생성 캐리어의 손실을 효과적으로 억제했다.

그 결과 세계적 수준인 12.8%의 광전극 효율을 달성했을 뿐만 아니라 12시간 사용 후에도 10.2%만 효율이 감소하는 높은 안정성을 얻었다.

지스트 이상한 교수는 "기존 방식을 벗어나 '손실 제어' 기술로 세계적 수준의 효율과 안정성을 갖춘 페로브스카이트 광전극 제작이 가능하다는 점을 밝혀냈다"며 "차세대 광전극에 적용해 그린 수소 생산성을 높이는 데 활용될 것으로 기대된다"고 말했다.

이 교수가 주도하고 카이스트 생명화학공학과 서장원 교수가 공동 참여했으며 지스트 신소재공학부 최호중 박사, 한국화학연구원 김영윤 박사, 미국 로렌스 버클리 국립연구소 서세훈 박사가 수행했다.

한국연구재단 미래수소원천기술개발, 중견연구자 사업, ERC 선도연구사업과 한국화학연구원 기관주요사업의 지원을 받았다.

연구성과는 에너지분야의 세계적 학술지인 '어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)'에 지난달 17일 게재됐다.