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최근 기후변화에 의해 발생하는 여러 문제점 극복을 위해 차세대 청정에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 특히 ‘수소 에너지’는 자원 확보의 제약이 거의 없고, 기존 화석연료를 넘어 친환경 에너지를 공급할 수 있다는 점에서 연구개발이 활발하게 이뤄지고 있다.
이러한 수소 에너지를 매우 고효율로 손쉽게 생산할 수 있는 기술을 전북대학교 김진수 교수팀(신소재공학부)이 개발해 학계 이목이 쏠리고 있다.
기존에 보고된 수소발생 기술들은 여러 장점에도 불구하고 수소 발생 수준이 시간이 흐를수록 현저하게 저하되어 실용화에 있어 치명적인 문제가 있었다.
김 교수팀은 이러한 단점의 실마리를 ‘반도체 나노구조’에서 찾았다. 고품질의 반도체 나노구조를 제작하고 이를 광전기화학적 물분해 방법을 이용해 수소를 발생시키는 기술 개발로 극복했다.
김 교수팀이 제안한 이번 기술을 통해 기존에 보고된 물분해 기반 수소 발생 방법과 비교해 수십 배 이상 효율이 향상됨을 확인했고, 실용화의 치명적 단점이었던 장시간 안정성(Long-term Stability) 역시 크게 개선하는 성과를 얻었다.
실험 결과 이 기술을 적용했을 때 고효율의 수소를 발생시킬 뿐 아니라 장시간 수소 발생에서도 매우 안정한 특성을 보였다고 연구팀은 밝혔다.
이번 연구 결과는 영국왕립화학회(Royal Society of Chemistry)의 대표 논문집인 『J. Materials Chemistry A(IF: 12.73)』에 ‘긴급논문(Communication)’의 형태로 2편의 논문이 연속적으로 게재됐다.
연구책임자인 김진수 교수는 “고품질의 반도체 나노구조 제작과 고효율의 물분해 수소 발생기술을 포함한 원천기술을 확보했을 뿐만 아니라, 실용화 가능성을 제시한 점이 큰 의미가 있다”며 “특히 실험 및 논문 작성 과정에 참여한 학생(1저자 한상문, 노시윤 박사과정)들이 첨단 과학기술 분야의 연구자로 크게 성장할 수 있는 경험을 쌓은 것 또한 큰 성과”라고 말했다.
한편, 이번 연구결과는 연구재단과 4단계 BK21 사업의 지원을 받아 이뤄졌다. 김 교수팀은 반도체 나노구조 제작과 물분해 수소 생성기술 뿐만 아니라 이를 기반으로 한 응용 연구를 통해 다양한 첨단 부품을 개발할 예정이다.
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