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[IT뉴스]"사탕수수 찌꺼기와 햇빛으로 이산화탄소 배출 없는 수소 생산"

온카뱅크관리자

2025-04-16 14:17:30

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> UNIST, 새기술 개발…외부전력 필요 없고 생산속도는 美상용화 기준의 4배 
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 <img alt="연구 그림 태양광만을 이용한 고효율 이중 수소 생산 시스템 모식도. [울산과학기술원 제공. 재판매 및 DB 금지]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202504/16/yonhap/20250416141451595oelr.jpg" data-org-width="1200" dmcf-mid="Yj9z6bf5tW" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202504/16/yonhap/20250416141451595oelr.jpg" width="658">
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 연구 그림 태양광만을 이용한 고효율 이중 수소 생산 시스템 모식도. [울산과학기술원 제공. 재판매 및 DB 금지]
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 (울산=연합뉴스) 김용태 기자 = 사탕수수 찌꺼기와 햇빛으로 수소를 생산하는 기술이 나왔다.
 울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 장지욱·서관용 교수팀과 신소재공학과 조승호 교수팀은 사탕수수 찌꺼기에서 나온 바이오매스와 실리콘 광전극으로 수소를 생산할 수 있는 기술을 개발했다고 16일 밝혔다.
 이 기술은 외부 전력 없이 햇빛으로만 수소를 생산한다. 생산 속도는 미국 에너지부가 제시한 상용화 기준의 약 4배를 기록했다.
 연구진에 따르면 수소는 연소 시 온실가스를 배출하지 않으며, 무게 당 저장할 수 있는 에너지가 휘발유의 2.7배에 달하는 차세대 연료다.
 그러나 현재 생산되는 수소 대부분은 천연가스에서 추출되며, 이 과정에서 이산화탄소가 다량 발생한다.
 연구진은 사탕수수 찌꺼기에서 나온 '푸르푸랄'(Furfural)을 이용해 이산화탄소 배출 없는 수소 생산 광전기화학시스템을 고안했다.
 이 시스템은 양극과 음극 양쪽에서 수소가 동시에 생산되는 방식이다.
 푸르푸랄이 구리 전극에서 산화되면서 수소가 나오고, 남은 물질은 고부가가치 물질인 푸로산(furoic acid)으로 바뀐다.
 또 반대쪽 전극인 실리콘 광전극에서는 물이 분해돼 수소가 생산된다.
 이 덕분에 일반적인 광전기화학시스템보다 이론적으로 생산 속도가 2배 올라갈 수 있는데, 이는 미국 에너지부가 제시한 상용화 기준의 4배에 가까운 수치다.
 실리콘 광전극은 많은 전자를 만들 수 있어 수소 생산에 유리하지만, 생성되는 전압은 낮아 외부 전원 없이는 단독으로 수소 생산 반응을 일으키기 어려웠다.
 연구진은 푸르푸랄이 산화되는 반응을 통해 시스템 전압 균형을 맞춰 이 문제를 해결할 수 있었다고 설명했다.
 실리콘 광전극 소재의 장점인 높은 광전류 밀도는 유지하면서, 전체 시스템의 전압 부담은 줄여 외부 전력 없이도 수소가 생산되도록 한 것이다.
 연구진은 후면전극형(IBC) 구조를 활용해 광전극 내부에서 발생하는 전압 손실을 줄이고, 광전극을 니켈 포일과 유리층으로 감싸 전해질로부터 보호해 장기적인 안정성도 확보했다.
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 <img alt="연구진 모습 뒷줄 오른쪽부터 반시계 방향으로 UNIST 장지욱 교수, 서관용 교수, 이명현 연구원, 진원주 박사, 장원식 박사. [울산과학기술원 제공. 재판매 및 DB 금지]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202504/16/yonhap/20250416141451830kbqe.jpg" data-org-width="1200" dmcf-mid="GjENOcrRZy" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202504/16/yonhap/20250416141451830kbqe.jpg" width="658">
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 연구진 모습 뒷줄 오른쪽부터 반시계 방향으로 UNIST 장지욱 교수, 서관용 교수, 이명현 연구원, 진원주 박사, 장원식 박사. [울산과학기술원 제공. 재판매 및 DB 금지]
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 장지욱 교수는 "이번 기술은 태양광 수소의 경제성을 높이고, 화석 연료 기반 수소와 비교해 가격 경쟁력을 확보하는 데 중요한 역할을 할 수 있을 것"이라고 말했다.
 이번 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션스'(Nature Communications)에 지난달 19일 게재됐다. 연구는 산업통상자원부와 한국에너지기술평가원의 글로벌 에너지인력양성사업의 지원을 받아 이뤄졌다.
 yongtae@yna.co.kr
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