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GLOBAL NEWS

교토대, 적외선 이용한 수소 제조 효율 3.8% 달성

새로운 광촉매 개발…태양광 40% 차지하는 적외선 활용 가능해져



[월간수소경제 편집부] 교토대학, 도요타공업대학, 일본 물질재료연구기구(NIMS) 등으로 구성된 연구팀이 백금을 포함한 황화구리/황화카드뮴 헤테로 구조 나노 입자를 광촉매로 이용하면 적외선으로도 수소 제조가 가능하다는 연구 결과를 발표했다.


Smart Japan의 보도에 따르면 연구팀은 파장 1,100nm의 적외선을 이용해 수소를 제조할 수 있으며, 세계 최고 수준의 효율인 3.8%를 달성했다.


파장이 긴 적외선은 태양에너지의 40% 가량을 차지하고 있으나, 에너지로서 효율적으로 이용하기 위한 기술은 아직 확립되지 않았다. 연구팀은 태양광의 적외선을 에너지로서 이용할 수 있게 된다면, 새로운 에너지 자원을 발견한 것과 맞먹는 가치라고 그 중요성을 강조했다.


현재 태양광 이용 관련 연구는 대부분 가시광선을 대상으로 하고 있다. 하지만 식물 역시 광합성에 가시광선을 이용하므로, 한정적인 가시광선을 놓고 경쟁해야 한다는 단점이 있다. 이에 반해 적외선은 자연과 공존 가능한 에너지 변환을 실현할 수 있다.


연구팀은 적외선의 에너지 변환에 있어 열쇠를 쥐고 있는 국재 표면 플라즈몬 공명(LSRP)’ 현상을 보이는 황화구리와 황화카드뮴 나노 입자가 연결된 구조를 갖는 헤테로 구조 나노 입자를 합성하고, 광촉매로서의 활성도를 평가했다.


그 결과 1,100nm의 적외선에서 3.8%의 변환 효율을 기록했으며, 태양광 중에서 가장 긴 파장인 2,500nm에도 반응해 수소를 생성할 수 있었다. 즉 지표면에 도달하는 적외선을 남김없이 활용할 수 있음을 의미한다.


연구팀은 앞으로 촉매의 성능을 한층 향상시키고 촉매 반응을 다양화하며, 적외선에 의한 에너지 변환 과정을 상세히 증명할 예정이다.




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