태양광을 사용하는 수소제조기술

전문가 제언

○ 화석 자원은 한계가 있으며 지구온난화 등의 환경 문제 관점에서도 깨끗한 새로운 에너지 자원의 개발이 요망되고 있다. 최근에 풍력 발전, 태양전지 등 이용성이 높은 자연 에너지 활용을 위한 연구가 다수 수행되고 있으며 일부는 실용화되고 있다. 한편, 태양광을 이용하는 에너지 변환 기술로서 광촉매를 이용한 물의 분해에 의한 수소 제조는 꿈의 신기술로서 많은 기대가 되고 있다.

○ 물을 완전 분해하는 광촉매시스템은 빛의 흡수에 의한 전자 정공의 생성, 전자 정공의 광촉매 표면으로 이동, 광촉매 표면에서 물의 분해 반응의 3단계 과정으로 구성된다. 모든 고체 광촉매반응은 밴드 갭을 가진 물질, 즉 도체가 아닌 재료를 촉매로 하여 여기에 광을 조사하여 일어난다. 밴드 갭보다 큰 에너지를 가진 광자가 광촉매에 조사되면 가전자대의 전자가 전도대로 여기되고 가전자대에 정공이 남는다.

○ 종래에는 가시광선 조사 하에서 물의 광분해 반응은 금속 산화물을 활성 광촉매로 하여 연구가 되었으나 산화물 광촉매는 자외광 조사 하에서만 물 분해에 활성을 가지므로 파장 400nm 이상의 가시광에서는 물을 분해할 수 없고 양자 수율도 매우 낮다. 따라서 수율의 향상 및 유효 파장 영역의 확대가 요망되어 왔다.

○ 본고는 광촉매 재료로서 금속산화물 이외에, (산)질화물 등의 비 산화물계 재료 광촉매로 가시광을 이용하여 물을 분해하는 연구 결과를 보고한 것으로, 현재는 유효파장 500nm 정도까지이며 양자수율은 높지는 않으나 더욱 장파장화와 양자 수율의 향상이 기대된다.

○ 수소에너지는 지구온난화의 요인이 되는 탄산가스를 배출하지 않는 클린 에너지이다. 무진장한 태양광과 물로부터 직접 수소를 제조할 수 있는 광촉매 기술은 인공 광합성 기술로서 아직은 꿈의 기술이다. 수소 제조 효율은 아직 기초 연구 단계로서 낮지만, 장래에는 가장 임팩트가 큰 기술의 하나가 될 가능성이 있다. 수소의 이용과 저장에 관한 연구는 상당한 수준에 있으나 광촉매 기술은 시작 단계이므로 관심을 가지고 꾸준한 연구와 동향 파악이 요망된다.

저자

Kazunari Domen, Massa Katayama

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

화학·화공

연도

2009

권(호)

8(12)

잡지명

未來材料

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

37~41

분석자

이*옹

분석물

• 태양광을 사용하는 수소제조기술.pdf [369,061 byte]

이미지변환중입니다.