학부생이 연구책임자가 되어 스스로 연구를 진행하도록 하는 우리대학의 고유한 프로그램 ‘학부생 연구프로그램’을 통해 학부생이 태양과 물을 이용해 수소를 만들어내는 ‘꿈의 기술’을 개발한 것이 뒤늦게 알려져 눈길을 모으고 있다.
우리대학 조원준(화공 04) 학우와 장지욱(화공) 박사는 이재성 교수의 지도를 받아 비스무스 바나데이트(BiVO4) 광촉매에 인(P)을 도핑, 광촉매 속 전하의 이동성질을 향상시키는 기술을 개발, 세계적인 화학지 ‘안게반테 케미(Angewante Chemie)’를 통해 발표했다.
수소는 화석연료 고갈 등으로 예상되는 에너지 문제를 해결할 수 있는 청정 에너지로 각광을 받고 있지만, 지금까지는 화석연료를 이용해 수소를 추출하는 방법을 이용하고 있어 오히려 환경문제를 야기한다는 비판을 받았다.
광촉매 기술은 햇빛과 물을 이용해 수소를 대량생산해낼 수 있어 ‘꿈의 기술’로도 불리는 차세대 에너지 기술로, 우리나라는 물론 선진국에서도 치열하게 기술개발 경쟁을 벌이고 있다. 하지만, 현재 기술로는 태양 에너지를 수소로 전환하는 효율이 크게 떨어져 실용화하기에는 어려움이 따르고 있다.
연구팀은 대표적인 광촉매 재료 중 하나인 비스무스 바나데이트에 주목했다. 이 소재는 값이 싸고, 넓은 영역의 빛을 흡수한다는 장점을 가지고 있지만 전기 전도도가 낮아 전자의 수소 전환 효율이 낮다는 점이 단점으로 지목되어 왔다.
연구팀은 태양전지의 주원료인 실리콘에 인을 도핑한다는 점에 착안해 비스무스 바나데이트에 인을 도핑했다. 그 결과 인을 도핑하지 않은 광촉매에 비해 태양광 전환 효율이 무려 30배나 증가시킬 수 있었다.
한편, 이번 연구는 교육과학기술부 21세기 프론티어연구개발사업인 고효율수소에너지 제조ㆍ저장ㆍ이용기술개발사업단의 지원을 받아 수행되었다.