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태양에너지에 의한 미 이용 자원으로부터 수소 제조용 광촉매의 개발

전문가 제언: ○ 태양에너지 이용기술은 우리나라에서 1970년대 말 도입되기 시작하여 태양열 주택을 중심으로 각종 집열판, 진공 집열 튜브 및 반사형 집광장치 등의 설비와 시스템이 개발되면서 지금은 자연형 및 설비형 주택이 실용화 보급되고 있다. 그리고 태양에너지 변환기술은 태양전지, 태양발전 및 태양광 집광노 등의 개발로 가로등, 낙도 및 오지의 군사기지에 전력원으로 이용되고 있다. 그러나 본 연구에서 추진하고 있는 자연계에 존재하는 화합물에 태양광에너지를 사용하여 광촉매를 매개로 한 수소 생성반응 촉진에 대한 연구는 우리나라의 경우 일부 대학에서 실시하고 있어 아직 초보단계라 할 수 있다.

○ 자연에너지인 태양광과 폐기물 유화수소는 비용이 전혀 들지 않는 자원으로 사용 시 공해방지를 위한 유화수소의 폐기공정에 소요되는 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다. 그리고 광촉매를 매개로 한 시스템의 수소 제조비용은 플랜트 관리비용으로 충당할 수 있으므로 소요되는 비용은 태양광 집광 면적 크기에 따라 변화될 수 있다. 그러므로 태양광 변환효율을 높일 수 있으면, 적은 집광 면적으로 수소를 효율적으로 생산할 수 있어서 고 효율 집광장치 개발이 요구되고 있다. 앞으로 유화수소 이외에도 바이오매스와 같은 재생 가능한 자원을 원료로 하는 수소생성 공정도 개발할 필요가 있다.

○ 본 연구에서는 유황원을 함유한 수용액으로부터 수소를 제조함에 있어서 모델 화합물로 검토한 CdS 미립자 및 CdS/TiO₂광촉매로부터 값싸고 쉬운 방법으로 높은 수율의 수소를 합성할 수 있었다. 그리고 CdS의 광흡수영역은 520㎚까지이었으므로 태양광 파장분포의 최대치인 500㎚ 부근은 이용할 수 있었지만, CdS의 흡수단 근방에서는 양자수율이 저하되는 경향이 있었다. 그러나 100㎚의 장파장까지 이용할 수 있는 무해한 재료를 찾을 수 있게 되면 공업적인 응용도 기대할 수 있으며, 본 연구에서 In를 기초로 유화물 광촉매를 적절한 조촉매와 조합하여 가시광에서도 수소를 생성할 수 있는 새로운 촉매를 찾은 것은 큰 성과로 볼 수 있다.

저자: Tokyo Univ.
자료유형: 학술정보