금오공대 오일환 교수팀 페로브스카이트 소재 이용‘태양광 물 분해’세계 최초 성공

 재료과학 분야 세계적 권위지 논문 게재
태양광 물 분해 기술의 경제성, 안정성 높여

금오공대(총장 김영식) 응용화학과 오일환 교수(42․사진) 연구팀이 세계 최초로 태양광 에너지를 이용한 물 분해 연구*에 성공했다.

금오공대 오일환 교수 연구팀은 태양광 수소를 생산하는 과정에서 페로브스카이트 소재를 이용해 태양광 물 분해에 성공했으며, 연구 결과(논문명: 유기 금속 할라이드 광전극을 이용한 통합 태양광 물분해; Integrated Photoelectrolysis of Water Implemented on Organic Metal Halide Perovskite Photoelectrode)는 재료과학 권위지인 에이시에스 어플라이드 머터리얼즈&인터페이시즈(ACS Applied Materials & Interfaces*) 온라인판에 지난 7일자로 게재됐다. 연구팀은 미래창조과학부와 한국연구재단의 한·스웨덴 국제공동연구 사업을 통해 이 연구를 수행했고 스웨덴 왕립공과대학 제임스 가드너 교수와 공동연구를 진행해 왔다.

금오공대 오 교수는 “저가의 페로브스카이트 반도체를 사용해도 고가 반도체와 유사한 수소생산 성능을 보여주는 것을 확인했다.”며“연구를 통해 제조공정이 비싸고 효율이 낮은 태양광 물 분해 기술의 경제성을 높이는 데 기여할 전망”이라고 밝혔다. 또 “물과 햇빛만을 이용한 청정에너지로 태양광 수소생산 기술이 주목 받고 있다.”며“향후 후속 연구를 통해 수소 생산 효율을 최적화 할 수 있도록 노력하겠다.”고 덧붙였다.

한편, 최근 태양 에너지 연구 분야는 유기 금속 할라이드(organic metal halide) 페로브스카이트* 소재에 큰 관심을 보이고 있는데, 이 물질은 값싼 용액공정을 통해서 제조될 수 있음에도 우수한 성능을 보여 기존 실리콘과 경쟁할 수 있는 신소재로 여겨지고 있다. 그러나 대부분 고체 태양전지에 국한되어 연구되고 있어, 오 교수가 연구한 태양광을 이용한 물 분해 연구는 획기적으로 볼 수 있다.

 ○ 태양광 물분해 (solar water splitting)
   태양에너지를 이용하여 물을 분해하여 에너지원인 수소를 만드는 기술. 태양에너지를 에너지원으로 사용하고 물을 반응물로 사용하므로 청정하면서도 지속가능한 에너지원으로 주목받고 있음.

 ○ ACS Applied Materials & Interfaces 誌
   미국화학회(American Chemical Society)에서 출간하는 재료과학 분야 최상위급 국제학술지 (피인용지수: 6.723, 재료과학 분야 상위 10%, 2014년 기준)

 ○유기 금속 할라이드 페로브스카이트 (organic metal halide perovskite)
   최근 전세계적으로 주목받고 있는 로 유기 성분과 무기 성분의 조합으로 이루어진 새로운 반도체 소재. 가장 널리 사용되는 조성은 CH3NH3PbI3 로 유기 작용기와 무기 작용기의 하이브리드(hybrid)된 페롭스카이트 결정구조를 갖고 있음