고려대 연구팀, 고효율 코어-쉘 광촉매 개발

[서울=뉴시스]고려대 이인환(왼쪽 사진) 교수와 덩 반 다오(Dung van Dao) 연구 교수. 사진 고려대 *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스]박선민 인턴 기자 = 고려대(총장 정진택) 공과대학 신소재공학과 이인환 교수팀은 고효율 그린 수소생산을 위한 삼원계 코어-쉘 광촉매를 개발했다고 16일 밝혔다.

 해당 연구는 이 교수팀의 덩 반 다오(Dung van Dao) 연구 교수의 주도로 전북대 유연태 교수, 충남대 김현유 교수 연구팀과 공동으로 진행됐다.

지구온난화 문제를 해결하고 녹색경제를 촉진하기 위한 방안으로 수소를 저렴하고 효율적으로 생산할 수 있는 기술개발이 요구되고 있는 가운데, 외부에서 전기에너지를 공급하지 않아 시스템이 간단하고, 태양 에너지만으로 구동될 수 있는 광촉매분해의 관심도가 높아지고 있다.

그러나 태양 에너지를 화학에너지 수소 형태로 전환하는 광촉매분해 방법은 아직까지 효율이 낮아 경제성을 확보한 촉매 소재 개발 수요가 증가하고 있다.

이에 이인환 교수 연구팀은 광촉매가 필요로 하는 조건을 충실히 따라 혁신적이고 창의적인 물분해 광촉매 소재 구조를 이론적으로 설계해 금·세리아로 구성된 코어-쉘을 사용하고 그 위에 그래핀 네트워크로 감싼 광촉매를 제조했다. 이를 통해 세계 최고 수준의 고효율 녹색 수소 발생률을 달성했다.

이 광촉매는 기존의 이원계 코어-쉘 광촉매와 달리 빛에너지로 생성된 뜨거운 운반자 수명을 연장해 수소생산 반응에 최대한 활용했다. 뜨거운 운반자란 외부 에너지로 인해 높은 운동 에너지를 가진 전자·전공으로, 수소 생산 반응에 직접적으로 관여하는 물질을 말한다. 제작된 광촉매를 이용한 수소 발생은 나노 스케일 반응을 해석하기 위한 분석 기술 시뮬레이션으로 그 메커니즘을 입증했다.

덩 반 다오 연구 교수는 "이번 연구를 통해 고효율 수소생산을 위한 삼원계 금·세리아·그래핀 광촉매를 개발했고, 이를 이용해 빛 에너지에서 수소로 전환되는 삼원계 광촉매 시스템의 작동에 대한 깊은 통찰력을 얻을 수 있었다"고 연구 의의를 설명했다.

한편 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 이번 연구는 소재 및 화학 분야 권위 학술지 미국화학회지에 지난달 26일 온라인 게재됐다.


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