울산과학기술원(유니스트 UNIST)는 류정기 교수팀이 물속에서 블록처럼 쌓는 촉매로 인공광합성 효율을 증가시키는 기술을 개발했다고 13일 밝혔다.

연구팀이 개발한 기술은 접착제 역할을 하는 고분자 물질과 촉매를 각각 물에 녹인 후 광전극을 용액에 번갈아 담가서 쌓는 방법이다. 간단한 방법으로 저렴한 촉매를 원하는 만큼 덧붙일 수 있고 전극의 손상도 막을 수 있어 인공광합성의 효율을 높이는데 다양하게 활용될 것으로 예상된다.
연구팀에 따르면 인공광합성은 자연의 광합성 시스템을 모방해 태양에너지를 유용한 자원으로 바꾸는 기술이다. 태양광과 물, 광전극을 이용하면 수소 등 유용한 자원을 생산할 수 있어 차세대 에너지 생성방안으로 주목 받았지만, 광전극의 효율이 낮아 어려움을 겪고 있는 실정이다.

지금까지 광전극 효율성 제고를 위해 시도된 방법들은 백금 등 값비싼 촉매를 사용해야 했고, 촉매를 적용하는 과정에서 고온, 고압의 진공장비를 활용해야 해 공정이 복잡하고 전극의 손상도 발생하곤 했다. 연구팀은 이를 극복하고 광전극 효율을 개선하기 위해 `다층박막적층 기법`을 활용한 촉매층 형성을 시도했다.

양의 전하를 띠는 물질과 음의 전하를 띠는 물질이 서로 끌어당기며 쌓이는 원리를 이용한 것이다. 연구팀은 저렴한 촉매인 `폴리옥소메탈레이트(POM)`와 접착제 역할을 하는 고분자 물질 `폴리에틸렌이민(PEI)`을 물에 녹이고, 전극을 담가 촉매층을 쌓았다. 촉매가 층층이 쌓인 전극은 촉매가 없었을 때보다 약 10배 높은 효율을 보였다.

류정기 교수는 "이번에 개발한 촉매층 형성법은 원하는 두께, 면적 만큼 촉매를 쌓을 수 있는 간편한 기술"이라며 "간단하고 저렴하며 전극 손상을 막을 수 있다는 장점이 있다"고 설명했다. 

허종학 기자