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[IT뉴스]햇빛만으로 수소 만든다… UNIST, 세계 최고 효율 광전극 개발

온카뱅크관리자

2026-10-26 14:07:25

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">유기 반도체 두 겹으로 쌓아 물 분해 전압 확보<br>외부 전원 없이 태양광 수소 효율 7.9% 달성</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="PcljdQHlL1">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="b122606a1f0a34c72fc3d500acb7e39d23558a0c77090028bd51a940f1e15746" dmcf-pid="QcljdQHlJ5" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="햇빛만으로 물에서 수소를 만드는 유기 광전극을 개발한 UNIST 김진영(왼쪽부터) 교수, 이재성 교수, 임한권 교수, 김재형 연구원, 이연정 연구원, 다르미쉬 한소라 박사, 문종아 연구원. UNIST 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202610/26/hankooki/20261026140042129wgay.jpg" data-org-width="1440" dmcf-mid="6bf3YSRfnt" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202610/26/hankooki/20261026140042129wgay.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            햇빛만으로 물에서 수소를 만드는 유기 광전극을 개발한 UNIST 김진영(왼쪽부터) 교수, 이재성 교수, 임한권 교수, 김재형 연구원, 이연정 연구원, 다르미쉬 한소라 박사, 문종아 연구원. UNIST 제공
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="0960e17ff334064448b010c228b80ff77f3fecc53c43879ac9a3cd64b17580bb" dmcf-pid="xkSAJxXSdZ" dmcf-ptype="general">별도의 외부 전원 없이 햇빛만으로 물을 분해해 수소를 생산하는 유기 광전극 기술이 개발됐다.</p>
          <p contents-hash="d72cb3901298cd83481143d2b3a803727d5b921fcad9023f500f3ccea60fd356" dmcf-pid="y76UXyJ6RX" dmcf-ptype="general">울산과학기술원(UNIST)은 김진영 탄소중립대학원 교수와 이재성·임한권 에너지화학공학과 교수 연구팀이 빛을 흡수하는 유기 반도체 층을 두 겹으로 쌓아 외부 전압 없이 수소를 생산하는 ‘탠덤 광전극’을 개발했다고 26일 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="87abc2bb0d1cd4a3d5db61670106ed304f64239e74ce1cdc1dc05bbe84a9ec6e" dmcf-pid="WzPuZWiPiH" dmcf-ptype="general">태양광 물 분해 기술은 반도체가 빛을 받아 생성한 전하로 물을 수소와 산소로 쪼개는 방식이다. 이산화탄소 배출이 전혀 없는 ‘그린수소’ 생산 기술로 주목받고 있다. 특히 유기 반도체는 용액에 녹여 바르는 방식으로 대형 전극을 쉽게 만들 수 있어 상용화에 유리하지만, 단일 반도체 층에서 얻는 전압만으로는 물 분해에 필요한 전압을 채우지 못해 외부 전원이 반드시 필요하다는 한계가 있었다.</p>
          <p contents-hash="c02dbd5cd841fb35f61458635690de167e1bb0f99cc79046b996f00ce47f3131" dmcf-pid="YqQ75YnQiG" dmcf-ptype="general">연구팀은 흡수 파장이 다른 유기 반도체 층을 두 겹으로 쌓아 필요한 전압을 확보했다. 또 두 층에서 생성된 전압이 손실 없이 합쳐지도록 산화몰리브덴과 유기 분자 ‘2PACz’를 결합한 새로운 연결 소재를 개발했다.</p>
          <p contents-hash="8796d4f2d38a06fc125392e0770865e556ce75662227624378aec4e34ee34b35" dmcf-pid="GBxz1GLxRY" dmcf-ptype="general">실험 결과 면적 0.56㎠의 광전극은 외부 전원 없이 태양광 수소 전환 효율 7.9%를 기록했다. 이는 외부 전압 없이 작동하는 유기 반도체 기반 광음극 중 가장 높은 수준이다. 10시간 작동 후에도 초기 광전류의 86%를 유지해 안정성도 입증했다. 연구팀은 320㎠ 크기의 대면적 모듈을 제작해 자연광 아래에서 외부 전압 없이 수소를 생산하는 야외 실증에도 성공했다.</p>
          <p contents-hash="50c5cfe102756531dcdeef2bfa15e564cdc28d6831100fe6628514cf8ecf2816" dmcf-pid="HbMqtHoMeW" dmcf-ptype="general">상용화의 최대 걸림돌인 경제성도 확보했다. 수소 발생용 광전극의 백금 함량을 중량 기준 약 0.1%로 낮추고, 산소 발생 전극에는 니켈·철·코발트 기반 촉매를 적용해 귀금속 의존도를 크게 낮췄다.이를 토대로 하루 10톤의 수소를 생산하는 설비를 가정할 때 현재 효율에서 ㎏당 생산 비용은 9.26달러로 추산됐다. 전환 효율을 이론적 한계 수준인 16%까지 높이고 하루 생산량을 30톤으로 확대하면 ㎏당 비용을 4.26달러까지 단가를 낮출 수 있을 것으로 분석됐다.</p>
          <p contents-hash="bf3251e6685350473c9b1f5a24990ac80b950e17734b3fd7fda33024863d0c06" dmcf-pid="XKRBFXgRiy" dmcf-ptype="general">김진영 교수는 “유기 반도체 전극의 성능을 떨어뜨리던 연결층의 불안정성과 부식 문제를 해결한 연구”라며 “용액으로 가공할 수 있는 유기 반도체의 장점을 살려 그린수소 생산 비용을 낮추는 데 기여할 것”이라고 말했다.</p>
          <p contents-hash="bbeec4b6ab25597772d602add5abb4d522d82f5f3b1a89df47e414922fe46825" dmcf-pid="Z9eb3ZaedT" dmcf-ptype="general">이번 연구에는 김재형·이연정 연구원과 다르메쉬 한소라(Dharmesh Hansora) 박사, 문종아 연구원이 공동 제1저자로 이름을 올렸다. 연구 결과는 환경·에너지 촉매 분야 국제 학술지 ‘어플라이드 카탈리시스 B: 인바이런먼트 앤드 에너지(Applied Catalysis B: Environment and Energy)’ 지난 9월 6일 자 온라인판에 실렸다.</p>
          <p contents-hash="9a8b165e0cd11cb31754c43a6459545fc0cd32d0454a1a55bc4ca73b003951e9" dmcf-pid="tfi2UtAiJl" dmcf-ptype="general">울산= 박은경 기자 change@hankookilbo.com</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 한국일보. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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