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[IT뉴스]“생산속도 무려 4배↑” 사탕수수 찌꺼기+햇빛…그린 수소 만든다

온카뱅크관리자

2025-04-16 10:57:32

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">- UNIST, 태양광 수소 생산 기술 개발</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="qxCuc6RuHt">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="b97fc70bb199ba6cc57baa703f2e0ce8f121ee6e08b18a88cf0df72fdb4c3d32" dmcf-pid="BZxmKG1mt1" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="태양광만을 이용한 고효율 이중 수소 생산 시스템 모식도.[UNIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202504/16/ned/20250416104717387kwto.png" data-org-width="1280" dmcf-mid="7ckZiBVZG3" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202504/16/ned/20250416104717387kwto.png" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            태양광만을 이용한 고효율 이중 수소 생산 시스템 모식도.[UNIST 제공]
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="0876a169ccdefaeca27398114e24190285dd698ebe44c6a208605642c58b65fe" dmcf-pid="b5Ms9Hts55" dmcf-ptype="general">[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 사탕수수 찌꺼기와 햇빛으로 그린 수소를 생산하는 기술이 개발됐다.</p>
          <p contents-hash="e9a98ce40a252b0172c6b6bcdf8fb4d607a51068fc8eece3949879b05ca5396b" dmcf-pid="K1RO2XFO1Z" dmcf-ptype="general">울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 장지욱·서관용 교수팀이 사탕수수 찌꺼기에서 나온 바이오매스와 실리콘 광전극으로 수소를 생산할 수 있는 기술을 개발했다. 이 기술은 외부 전력 없이 오직 햇빛만으로 수소를 생산하며, 수소 생산 속도는 미국 에너지부가 제시한 상용화 기준의 4배에 달한다.</p>
          <p contents-hash="274bbf515e2038369d1c120cf059249350b69d6ef45d939b0be9de8ec06a564d" dmcf-pid="9teIVZ3I5X" dmcf-ptype="general">수소는 연소 시 온실가스를 배출하지 않으며, 무게당 저장할 수 있는 에너지가 휘발유의 2.7배 달하는 차세대 연료다. 하지만 현재 생산되는 수소 대부분은 천연가스에서 추출되며 이 과정에 이산화탄소가 많이 발생한다. 연구팀은 사탕수수 찌꺼기에서 나온 푸르푸랄(Furfural)을 이용해 이산화탄소 배출없는 수소 생산 광전기화학시스템을 개발했다.</p>
          <p contents-hash="dcfa26fd08a68782ca36b191c5992a6eddee0c0ae2a98259fd240eddc313851c" dmcf-pid="2FdCf50CtH" dmcf-ptype="general">푸르푸랄이 구리전극에서 산화되면서 수소가 나오고, 남은 물질은 고부가가치 물질인 푸로산(furoic acid)으로 바뀐다. 이 시스템은 양쪽 전극 모두에서 수소가 생산된다. 반대쪽 전극인 실리콘 광전극에서도 물이 분해돼 수소가 생산된다. 이 덕분에 일반적인 광전기화학시스템보다 이론적으로 생산 속도가 2배 올라갈 수 있으며, 이는 미국 에너지부(DOE)가 제시한 상용화 기준인 0.36mmol/cm²·h의 4배에 가까운 수치다.</p>
          <p contents-hash="2ba8c03de8ffe34f29cb8fde5088341d1c4e0d09296471ee5fd9d63e95530a16" dmcf-pid="V3Jh41phGG" dmcf-ptype="general">이 시스템에서 수소 생산은 광전극이 햇빛을 흡수해 전자를 만드는 것부터 시작된다. 결정질 실리콘 광전극은 많은 전자를 만들 수 있어 수소 생산에 유리하지만, 생성되는 전압은 낮아 외부 전원 없이는 단독으로 수소 생산 반응을 일으키기 어려웠다.</p>
          <p contents-hash="24d43ea317a8ef254f1dfdc0b015963cf84b8d1b662a8fb9c5d9c024a8d62c04" dmcf-pid="f0il8tUlYY" dmcf-ptype="general">연구팀은 반대쪽에서 푸르푸랄이 산화되는 반응을 일으켜 시스템의 전압 균형을 맞춤으로써 이 같은 문제를 해결했다. 결정질 실리콘 광전극 소재의 장점인 높은 광전류 밀도는 그대로 유지하면서, 전체 시스템의 전압 부담은 줄여 외부 전력 없이도 수소가 생산되도록 한 것이다. 광전류 밀도는 단위 면적을 통과하는 전자의 흐름량을 나타내는 지표로, 수소 생산 속도와 직결된다.</p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="24a73c2302b70fb050d8ac6e7352e6a778057b67fa6e9a15d82d5630eede50fd" dmcf-pid="4pnS6FuSHW" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="이번 연구를 수행한 UNIST 연구진. 장지욱(오른쪽 상단부터 반시계 방향) 교수, 서관용 교수, 이명현 연구원, 진원주 박사, 장원식 박사.[UNIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202504/16/ned/20250416104718567hctg.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="zWFxyjDxZF" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202504/16/ned/20250416104718567hctg.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            이번 연구를 수행한 UNIST 연구진. 장지욱(오른쪽 상단부터 반시계 방향) 교수, 서관용 교수, 이명현 연구원, 진원주 박사, 장원식 박사.[UNIST 제공]
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="3431c21ce5749dd778d433d87f70d3b2f45cfacb018eccfeb22a583ff2d13955" dmcf-pid="8rUdHEsdXy" dmcf-ptype="general">또 이 시스템은 후면전극형(IBC) 구조를 활용해 광전극 내부에서 발생하는 전압 손실을 줄였으며, 광전극을 니켈 호일과 유리층으로 감싸 전해질로부터 보호함으로써 장기적인 안정성도 확보했다.</p>
          <p contents-hash="1d2c20a361224c48c4fac2f1f23c113a63aa11fb35246187b29618d3f497120c" dmcf-pid="6muJXDOJ1T" dmcf-ptype="general">실리콘 광전극이 물속에 잠긴 구조는 자체 냉각 효과를 제공해 외부 연동형 구조보다 효율과 안정성 측면에서 유리하다는 점도 이번 연구에서 확인됐다. 외부 연동형 구조는 물을 분해하는 전기를 생산하는 전지와 물 분해돼 수소가 나오는 전해조가 각각 구분된 형태를 말한다.</p>
          <p contents-hash="70871ca9c931d3d1d646a81bf5d4b9a1839394f15c986dfa5675bf5660996b4b" dmcf-pid="Ps7iZwIiHv" dmcf-ptype="general">장지욱 교수는 “이번 기술은 태양광 기반 수소 생산 속도가 미국 에너지부의 상용화 기준보다 4배 높아, 태양광 수소의 경제성을 높이고 화석연료 기반 수소 대비 가격 경쟁력을 확보하는 데 중요한 역할을 할 수 있다”고 밝혔다. 이번 연구결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 3월 19일 게재됐다.</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 헤럴드경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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