UNIST 연구진이 이산화탄소 발생이 전혀 없는 ‘그린수소’ 생산 기술을 개발했다.
UNIST(총장 이용훈)는 이재성·장지욱 에너지화학공학과 연구팀이 아일랜드 틴달국립연구소와
고효율로 태양광수소를 생산할 수 있는 대형 광전극 제조 기술을 개발했다고 12일 밝혔다.
태양광수소는 태양에너지로 물을 분해해 만든 그린수소다. 하지만 생산 효율이 충분치 않아 기존 화석연료 개질 수소에 비해 가격 경쟁력이 떨어진다.
태양광수소 생산 효율은 광전극이 좌우한다. 광전극 성능에 따라 전체 수소생산시스템 효율과 경제성이 결정된다. 현재 연구개발용 광전극 크기는 1㎠ 미만이다. 실용화를 위해서는 1㎡까지 1만배 스케일업이 필요하다.
스케일업은 통상 수소생산 효율을 떨어뜨리고, 실험실 수준에서는 대량 제조도 불가능하다. 결국 태양광수소 생산 상용화는 고효율 대형 광전극을 대량 제조할 수 있는 자동화 스케일업에 달렸다.
연구팀은 대규모 박막태양전지 제조에 활용하고 있는 잉크젯프린팅 기술을 처음으로 대형 광전극 제조 스케일업에 활용했다.
잉크젯 프린팅 기술은 경제적이고, 다양한 기능의 복합 다중막으로 구성된 광전극을 정교하고 일관성 있게 프린팅할 수 있다. 큰 면적에서도 높은 성능을 유지하고 전자동 시스템으로 생산성도 뛰어나다.
연구팀은 이 기술을 이용해 산화철 광촉매 전극을 대규모 모듈 형태로 제조하고 그 효용성을 증명했다.
이재성 교수는 “지금까지 실험실에서 태양광수소 전환효율 상승에 연구개발 초점을 맞췄다면 앞으로는 조속한 실용화를 위한 스케일업 기술개발과 현장실증에 역량을 집중해야 한다”며 “이번 성과는 태양광수소 상업생산을 향한 중요한 이정표를 세운 것으로, 2030년 이전에 태양광을 이용한 그린수소 기술 상용화를 이룰 것으로 기대한다”고 말했다.
이 연구 성과는 미국 Cell Press에서 발행하는 에너지 분야 학술지 ‘Joule’ 5월호 표지논문으로 실렸다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com