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첨단기술정보

반도체 광촉매를 활용한 물 분해 수소제조

전문가 제언: 값싼 반도체 광촉매를 사용하고 무진장의 태양광을 활용한 물 분해로 수소를 직접 제조할 수 있으면 에너지문제 해결에 기여할 수 있는 이상적인 태양광 에너지변환 시스템 즉 인공광합성 시스템이 될 수 있다.

실용화를 위한 과제로는 에너지변환 효율 향상이 있다. 이를 위해서는 태양광 스펙트럼의 대부분을 차지하는 가시광의 효율적인 이용이 필수적이다. Kyoto대학이 개발한 식물의 광합성에서 볼 수 있는 「2단계 광여기형 물 분해」에 의한 가시광 물분해의 실증을 중심으로 연구의 배경과 현황을 소개한다.

물의 광분해는 1970년대초 Honda-Fujita의 산화티타늄 광전극을 사용한 전기화학적 분해보고를 계기로 수소를 물로부터 직접 제조할 수 있는 기법으로 주목을 받아 전 세계적으로 연구가 활발하게 진행되게 되었다. 당초에는 반도체 광전극을 사용한 시스템이 주류를 이루었으나 반도체입자를 사용한 시스템으로 점차 변환되어 현재까지 100종을 넘는 금속산화물입자가 자외광 조사하에 물 분해 활성을 보이는 것으로 보고되고 있다.