[뉴스웍스=문병도 기자] 이광희·이상한 광주과학기술원(GIST) 신소재공학부  교수 연구팀이 값비싼 백금 없이도 효율적인 수소 생산이 가능한 기술을 선보였다.  

페로브스카이트를 이용한 광전기화학 물분해는 페로브스카이트 물질 자체가 수분에 취약해 높은 안정성이 보장되지 않았다. 현재까지 높은 효율을 보이는 페로브스카이트 광전극은 모두 값비싼 백금 촉매, 보호층, 그리고 페로브스카이트가 결합한 형태로 이로 인한 비용 문제가 상용화에 걸림돌이 되고 있다.

페로브스카이트는 1839년 독일의 광물학자 로제가 러시아 우랄산맥에서 발견한 광물이다. 러시아의 유명한 광물학자 러프 페로브스키의 이름을 빌어 페로브스카이트라고 명명했다. 페로브스카이트 구조를 지닌 물질은 자기저항, 초전도성, 전하 정렬, 스핀 의존 전하 수송 등의 효과를 갖는다. 특히 페로브스카이트 광전지는 실리콘 박막 태양광전지와 동일한 박막제조기술에 적용할 수 있으며 비교적 높은 광변환 효율을 갖는다.

연구팀은 값이 싸고 안정적이며 백금의 높은 효율을 대체할 수 있는 저비용, 고효율, 고안정성의 수소 생성 반응용 촉매와 페로브스카이트 광전극의 촉매 개발이 나섰다.

연구팀은 대표적인 물리적 증착 방법인 펄스드 레이저 증착법을 이용, 대표적인 백금 대체 수소 생성 반응용 촉매 중 하나인 이황화 몰리브덴(MoS2)을 페로브스카이트 보호층 위에 제작했다. 

연구팀이 개발한 페로브스카이트 광전극은 MoS2의 높은 안정성과 효율 덕분에 기존의 백금 촉매의 쉬운 박리현상으로 인한 광전극의 빠른 초기 성능 저하를 성공적으로 방지했다. 현재까지 보고된 페로브스카이트 광전극 중에서 가장 긴 120시간의 안정성과 최고 효율인 11.07%의 반쪽전지효율을 달성했다.

이상한 교수는 "연구 성과는 값비싼 백금 촉매 없이도 고효율, 고안정성의 페로브스카이트 기반 광전극의 제작이 가능함을 제시했다는데 가장 큰 의의가 있다"면서 "친환경 수소생산 기술의 실용화를 앞당기는데 기여할 것으로 기대된다"라고 말했다. 연구 결과는 에너지분야 상위 7% 논문인 '저널 오브 머티리얼즈 케미스트리'에 지난 12일 표지 논문으로 선정되어 온라인으로 게재됐다.