↑↑ 전북대 라용호 교수(왼쪽)와 엄대영 연구교수.
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기존 귀금속 촉매 대비 매우 높은 신뢰성을 바탕으로 수소에너지 생산 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있을 것으로 기대되고 있다.

라용호 교수와 엄대영 연구교수는 제조 단가가 비싸고, 수소 생산 효율이 시간이 흐를수록 떨어지는 귀금속 촉매제 문제점들의 돌파구를 ‘질화물 반도체’와 ‘고품위 복합 나노구조체’에서 찾았다.

연구팀이 제안한 이번 기술은 외부 귀금속 촉매의 사용 없이 질화물 반도체만으로 장시간 동안 매우 안정적으로 광전기화학적 물분해를 통한 수소 발생 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있다는 점에서 세계 학계의 주목을 받고 있다.

이번 연구 결과는 화학공학 분야 최고 권위 학술지 중 하나인 『Chemical Engineering Journal(IF=15.1, 상위 3.5%) 』 최신호에 「External catalyst-free InGaN photoelectrode for highly efficient energy conversion and H2 generation」란 제목의 논문으로 게재됐다.

실험 결과, 개발된 질화물 반도체 기반 복합 나노구조체 광전극은 기존에 널리 사용되고 있는 귀금속 소재의 광전극에 비해 넓은 비표면적과 효율적인 전하 캐리어의 이동 원리에 의해 수소발생 효율이 비약적으로 향상되었음을 확인했으며, 광전기화학적 물분해 기반 수소 생산 기술 실용화의 치명적 단점이었던 장시간 안정성 역시 획기적으로 개선시킨 고무적인 연구결과를 보였다.

연구팀은 “이번 핵심기술은 유기금속화학증착법(MOCVD)을 통해 제조되어 대량 생산이 가능하기 때문에 그린수소 생산의 실용화를 앞당길 수 있는 선도적인 원천기술이 될 것”이라며 “나아가 새만금 지역의 그린수소 산업과 대한민국 수소경제사회를 가속화시키는 데 크게 기여할 것으로 기대된다”고 밝혔다.

한편, 이번 핵심 기술 개발은 라용호 교수 연구팀의 엄대영 연구교수가 제1저자로 실험을 주도했으며, 한국연구재단의 나노및소재기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다./홍동기 기자