금 나노 열전소자를 활용해 물에서 수소 대량 생산

에너지경제신문 | 입력 2014.09.15 15:28

서울대 이종협 교수팀 성과…"에너지생산시스템 혁신 기대"

국내 연구진이 가시광선을 이용해 물에서 차세대 에너지원인 수소를 대량 생산할 수 있는 기술을 개발했다. 미래창조과학부는 이종협 서울대 화학생물공학부 교수팀이 이러한 연구 성과를 냈다고 15일 밝혔다.

열전기술은 폐열을 열전달없이 전기로 바꾸는 기술이다. 이 교수는 기존 열전의 수명을 획기적으로 개선한 것이 특징이다.

지금까지 대부분의 연구는 태양광 중 비중이 4%에 불과한 자외선으로 수소를 생산하는데 치중했는데, 자외선 양이 적어 수소 생산량의 한계도 뚜렷했다.

근래에는 금 나노입자로 가시광선을 흡수해 열전자를 발생시키는 방법으로 수소를 생산하는 기술이 개발됐으나 대부분의 열전자가 초고속으로 붕괴되면서 생산효율이 떨어지는 등의 문제가 있었다.

연구진은 금 입자에 2개의 나노소재를 붙인 3성분계 나노구조체를 개발, 열전자의 수명을 획기적으로 향상시킴으로써 기존 대비 74배 많은 양의 수소를 생산하는데 성공했다. 새로 개발된 나노구조체는 물에서 수소는 물론 전기에너지도 얻을 수 있어 활용도가 매우 높은 것으로 평가된다.

이종협 교수는 "이번 연구결과는 에너지생산시스템을 혁신해 청정에너지 기반 산업 발전에 기여할 것"이라고 강조했다. "에너지저장기술이 더 발전하면 물만으로 가전기기나 자동차를 구동할 수도 있을 것"이라고 기대했다.

이번 연구는 미래부가 추진하는 글로벌프런티어사업의 멀티스케일에너지시스템연구단 지원 아래 수행됐다. 연구 결과는 독일에서 발간하는 세계적 권위의 학술지인 '앙케반테 케미'(Angewandte chemie) 8월 23일 온라인판에 실렸다.'

열전기술은 우주, 군사, 의료 산업에 응용가능성이 농후하며 헬륨 대체 기술로써 경제적 효과는 수백조원대에 달한다. 미국의 나사, 일본의 고마츠, 중국 등이 5000원~40만원대의 다양한 열전소자를 개발한 바 있다. 이 교수가 활용한 것처럼 나노기술이 가장 많이 응용되지만 신물질 개발도 계속 시도되고 있다.

하지만 미국은 이론에 그치고 있고 일본은 재료가 비싸며 러시아는 가스의존도가 높아 열전기술이 퇴색 중이다. 반면 독일과 중국은 무섭게 투자하고 있어 우리나라도 관심을 기울여야 한다는 목소리가 높다.