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[IT뉴스]UNIST, 태양광 수소 생산 성능 높이는 초박막 소재 개발

온카뱅크관리자

2025-12-08 09:47:36

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">‘전자 전달’ 성능 뛰어난 자기조립단층 박막 개발<br>푸쉬-풀 분자구조로 전자 터널링 효과 유발</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="FJxF8aJ6yI">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="06485d1ef1bab9d87c7671acc21f508ce74b765a29f677ee30d81d6d477de444" dmcf-pid="3iM36NiPvO" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="박막을 구성하는 단분자와 광전극의 구조. 연구그림=UNIST" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202512/08/seouleconomy/20251208094415615xyaq.jpg" data-org-width="640" dmcf-mid="ta4X9ix2SC" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202512/08/seouleconomy/20251208094415615xyaq.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            박막을 구성하는 단분자와 광전극의 구조. 연구그림=UNIST
           </figcaption>
          </figure>
          <div contents-hash="ffdbf82e2450e908bca619015c61063c42a8ca5750c77882e577f403f6ff0ae3" dmcf-pid="0M8Z2nMVTs" dmcf-ptype="general">
            [서울경제] 
           <p>햇빛으로 물에서 수소를 추출하는 태양광 수소 생산 기술 상용화가 빨라질 전망이다. 태양광 수소 생산에 꼭 필요한 광전극의 성능을 높이는 박막 물질이 개발됐기 때문이다.</p>
          </div>
          <p contents-hash="3d1a73e0dceb8b200091a6936e8c3e615b7575618f5b20483e08c09d1fd0d8e3" dmcf-pid="pR65VLRfSm" dmcf-ptype="general">울산과학기술원(UNIST) 신소재공학과 조한희 교수팀은 태양광 수소 생산 성능을 높일 수 있는 나프탈이미드계 자기조립분자 박막을 개발했다고 8일 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="1b8c7b80e32ecea478f42a184b3953f63d772bccfd5d229691289b508af46eb5" dmcf-pid="UeP1foe4Tr" dmcf-ptype="general">태양광 수소 생산은 물속에 담긴 광전극에 햇빛을 쪼여 물을 수소와 산소로 분해하는 기술이다. 광전극(photoanode) 내부의 반도체가 빛을 흡수하면 전자가 생기는데, 이 전자가 기판으로 이동해 물이 수소와 산소로 분해되는 화학반응을 일으킨다.</p>
          <p contents-hash="ad8646e5ba35a2b7eba965901b64ffa97c2eed19daae8de8acd5d2dd68236bb3" dmcf-pid="udQt4gd8lw" dmcf-ptype="general">연구팀이 개발한 자가조립막박은 유기반도체와 기판 사이에서 전자를 전달해 주는 역할을 한다. 기존에는 이 역할을 두께가 두껍고 전하 전달 성능이 떨어지는 금속산화물층이 맡아왔다.</p>
          <p contents-hash="de604cc5dbeaca4a6004caf73cd766d874ead8b6773b9ac942ca3ee065590bcd" dmcf-pid="7JxF8aJ6TD" dmcf-ptype="general">이 물질을 광전극에 적용했을 때, 7.97 ㎃/㎠ 전류 밀도를 기록했다. 이는 벌크 유기반도체(BHJ)를 기반으로 하는 광전극 중에서 가장 뛰어난 전류 밀도 성능이다. 광전극의 전류 밀도 성능이 뛰어날수록 수소가 반대쪽 전극에서 빠르게 생산된다. 또 이 물질은 금속산화물층과 달리 분자끼리 알아서 조립돼 박막을 형성하기 때문에 제작 공정 비용도 줄일 수 있다.</p>
          <p contents-hash="1d2d57ffd2db4d4d4bd68dfd59fbcc41d67b74b335d1763888a580a7915e689d" dmcf-pid="ziM36NiPCE" dmcf-ptype="general">연구팀은 박막을 이루는 분자를 ‘푸쉬-풀(push–pull) 구조’로 설계해 이 같은 물질을 개발할 수 있었다. 푸쉬-풀은 한 분자 안에 전자를 밀어내는 부분과 당기는 부분이 공존하는 구조로, 이 구조의 분자들은 힘을 합쳐 강한 전기장을 형성할 수 있다. 형성된 전기장은 에너지 장벽을 낮추는 역할을 해, 전자가 자기조립분자박막을 뚫고 이동하는 ‘전자 터널링’ 현상이 활성화되는 원리다.</p>
          <p contents-hash="fdead0eb5c45dfb05ae2a9a792a145bda1f2a5b61ee9b1810c407e17530fea0b" dmcf-pid="qnR0PjnQhk" dmcf-ptype="general">조한희 교수는 “유기 반도체 기반 광전극은 가격이 저렴하고 대면적 제조가 가능하다는 장점이 있다”며 “이번에 개발된 자기조립분자막은 이러한 유기 광전극 기반 태양광 수소 생산 기술의 상용화 가능성을 크게 높인 물질”이라고 설명했다.</p>
          <p contents-hash="4a312adfc0667020aa36811e83bcf74a451bab39ca1a9ec792b09accf60e1a1a" dmcf-pid="BLepQALxSc" dmcf-ptype="general">조 교수는 이어 “이번 연구의 분자 설계 전략인 ‘푸쉬-풀’ 분자 구조는 태양광 수소 생산 기술뿐만 아니라 전자 추출이 중요한 태양광전지, 발광다이오드, 광학 센서 소자에 폭넓게 적용될 수 있을 것”이라고 설명했다.</p>
          <div contents-hash="07e50ab685a25161b3b34520ebd24772f54b6002246c70239694715c2d5f8862" dmcf-pid="bodUxcoMWA" dmcf-ptype="general">
           <p>이번 연구는 에너지 분야의 국제 권위 학술지인 ‘에이씨에스 에너지 레터스(ACS Energy Letters)’에 11월 11일 온라인으로 게재됐다. 연구 수행은 과학기술정보통신부 한국연구재단(NRF)의 기초연구실지원사업, 우수신진연구사업, 이노코어 사업(지능형 수소기술 혁신단, AI-우주 태양광 사업단), 스위스 ETH Leading House Asia의 지원을 받아 진행됐다.</p> 울산=장지승 기자 jjs@sedaily.com
          </div>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 서울경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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