(한국방송뉴스(주)) 한국연구재단은 오일환 교수 연구팀이 페로브스카이트 소재 반도체를 이용하여 태양광 수소를 생산하는 과정에서 태양광 물분해에 세계 최초로 성공했다고 밝혔다.

오일환 교수 연구팀(공동연구 스웨덴 왕립공과대학 제임스 가드너 교수)은 미래창조과학부(장관 최양희)와 한국연구재단(이사장 정민근)이 지원하는 한-스웨덴 국제공동연구사업을 통해 수행되었고, 연구결과는 재료과학 권위지 에이시에스 어플라이드 머터리얼즈 & 인터페이시즈(ACS Applied Materials & Interfaces) 온라인판 5월 7일자에 게재되었다.

기존 화석연료의 고갈과 환경 문제가 심화되던 중 대체 에너지원으로 주목 받던 수소가 태양광을 이용하여 생산이 가능해지게 되면서 경제적인 수소 생산을 위한 연구가 전 세계적으로 진행되고 있다.

그러나 물분해에 이용되는 반도체를 구성하는 단결정 실리콘 등은 고온 공정을 통해 제조되므로 단가가 비싸서 태양광 수소 생산에 경제성이 떨어졌다. 이에 비해 페로브스카이트 소재는 값싼 상온 공정을 통해 손쉽게 제조될 수 있어서 태양광 수소 생산의 경제성을 높일 것으로 기대된다.

이번 연구를 통해 차세대 태양전지로 주목을 받는 페로브 스카이트 소재를 활용하여 통합 태양광 물분해를 세계 최초로 성공하였다.

페로브스카이트 소재를 활용해 제작된 광전극은 광전압 약 0.8V 및 광전류 20mA/cm2을 보여서 실리콘 등 기존 고가의 반도체 물질과 유사한 수준의 광전압 및 광전류를 지녔다.

한편 페로브스카이트 소재는 수분에 노출되면 가수분해되어 성능이 저하된다는 한계가 있었다. 이에 오일환 교수팀은 페로브스카이트 상부에 탄소나노튜브와 고분자 복합층을 도입하여 바늘구멍이 최소화된 보호막을 생성함으로서 수분의 침투를 막아 광전극의 안정성을 증가시켰다.

오 교수는 “저가의 용액공정으로 합성된 페로브스카이트 반도체를 사용해도 기존 단결정 실리콘 등 고가 반도체와 유사한 수소생산 성능을 보여 제조공정이 비싸고 효율이 낮은 태양광 물분해 기술의 경제성을 높이는 데 기여할 전망이다”고 연구의 의의를 밝혔다.