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산화물 광전극 및 광촉매에 의한 물 분해 수소제조

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○ 장래의 화석자원에 의존하지 않는 지속가능한 사회구축을 위해서는 재생 가능한 에너지의 혁신적인 유효이용이 필요하다. 특히, 재생 가능한 에너지 중에서도 가장 팽대한 태양에너지의 이용은 매우 중요하지만, 그 이용기술은 한정되어 있으며, 종래기술의 연장으로 에너지문제가 해결될지 어떨지는 불명확한 상황 중에서 선택의 폭을 넓힐 필요가 있다.

○ 태양광 발전, 태양열, 바이오매스에 이어서 제4의 기술로서 인공광합성이 있다. 그 중에서도 용이하게 제작할 수 있는 산화물 반도체를 이용한 광촉매나 광전극으로 물을 직접 분해하여 수소와 산소를 제조하는 태양광 수소제조기술은 장래의 수소사회실현의 기반기술로서 활발히 연구가 수행되고 있다.

○ 종래형의 광촉매 기술에 의한 물 분해 수소제조 시스템은, 제조기술로서 상당히 낮은 코스트가 될 수 있을 가능성이 있으며 취급이 용이한 것이 장점이지만, 대면적에서 이용을 생각하는 경우에는 수소의 산소와의 안전한 분리 및 광범위하게 발생하는 수소의 포집기술 등을 고려해야 한다. 또한, 현상에서는 조촉매나 도핑성분으로서 귀금속을 이용하여 성능을 향상시키고 있지만, 그 효율은 충분하지 않다. 물을 전기분해에 의해서 수소의 제조에 필요한 촉매와 전극의 개발은 화석자원에 의존하는 세계의 에너지 문제를 거의 완전히 해결하는 길이다.

○ 새로운 재생에너지로서 주목받고 있는 태양에너지나 풍력에너지를 이용하여 물의 전기분해를 통하여 수소를 생산한다면 경제적으로 어느 정도 해결할 수 있다. 그러나 우리나라에서는 수소를 이용하는 연료전지에 관한 연구는 활성화되어 있지만, 수소제조에 대한 연구는 부족하다. 특히 물의 전기분해를 통한 수소생산에 대한 연구, 촉매와 분리막에 대한 관심은 상대적으로 적다. 따라서 물의 전기분해에 관한 적극적인 기술 확보는 에너지문제를 해결하고, 더욱이 세계에서 우리나라의 국가경쟁력을 높일 수 있는 길이라고 생각된다.

저자: Sayama Kazuhiro
자료유형: 학술정보