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태양광으로 수소제조

전문가 제언: ○ 반도체 광촉매를 이용한 물 분해 연구의 목표는 태양광을 이용한 수소제조 시스템의 실용화이다. 지표에 닿는 태양광 스펙트럼의 약 반은 가시광선이고 자외선은 수% 정도이다. 따라서 태양광을 이용한 수소제조의 실용화를 위해서는 가시광선을 이용한 물 분해의 실증이 불가결하다. 많은 연구자가 가시광선 물 분해의 실증에 도전하였지만 최근까지 성공한 예가 없었다.

○ 광촉매에 의한 물 분해는 Honda 등에 의해 산화티타늄 전극을 이용한 물의 광전기 화학적 분해의 보고에 의해 주목을 받았고 여러 연구자들이 활발히 연구하여 자외선에서는 양자 수율을 많이 올렸다. 그러나 현재 가시광선에서는 어떤 반응계에 있어서도 양자 수율이 수 %의 수준에 머물러 있고 이것을 적어도 40% 정도까지는 향상시켜야만 실용화가 가능하다

○ 가시광선에서의 물의 분해를 위하여 많은 광촉매들이 개발되었지만 실제로 광촉매 반응에 의해 물에서 수소와 산소가 발생하고 있어도 물로 되돌아가는 반응이 쉽게 진행되기 때문에 재현성 있는 실증 예가 좀체 보고되지 않고 있다.

○ 이 연구에서는 식물의 광합성을 본 따서 산소와 수소 발생계로 2원화하여 가시광선에서의 물 분해 반응을 성공시키고 있다. 최근 우리나라에서도 반도체 광촉매를 이용한 수소발생 등 물 분해를 연구하는 과학자가 많이 있다. 그러나 실용화를 위하여서는 우수한 광촉매와 더불어 가시광선에서의 물의 분해를 위한 여러 가지 시스템의 연구 개발이 바람직하다고 본다.

○ 우리나라는 자원이 없으면서 전 세계에서 에너지를 많이 소비하는 나라이다. 따라서 이산화탄소의 발생도 많으며 대체에너지의 개발이 어느 나라보다도 시급한 형편이다. 무진장한 태양에너지로 물을 분해하여 수소, 산소를 만들고 이를 에너지로 사용하고 이산화탄소의 발생 없이 순수한 물만 배출한다면 에너지와 공해 두 가지를 한 번에 해결할 수가 있을 것이다. 보다 많은 사람들이 이에 관심을 가지고 개발에 노력하기를 바란다.

저자: Ryu Abe
자료유형: 학술정보