“햇빛과 물만있으면” 그린수소 뚝딱…‘인공나뭇잎’ 상용화길 활짝

작성일 06-23

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">- UNIST 연구팀, 고효율·고내구성 인공광합성 모듈 개발 성공</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="PdX3kQnb7p">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="af3986c6c844c5f5ae04faa2bf298d48b419c834f2d824ae42c90d5b2f9287a4" dmcf-pid="QJZ0ExLKu0" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="인공 나뭇잎 모듈이 태양광 시뮬레이터에서 나온 빛을 받고 있다.[UNIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202506/23/ned/20250623123515400qufa.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="8xvHo2xp7u" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202506/23/ned/20250623123515400qufa.jpg" width="658"></p>
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            인공 나뭇잎 모듈이 태양광 시뮬레이터에서 나온 빛을 받고 있다.[UNIST 제공]
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          <p contents-hash="8fefa7ad8b0b463cfb153aef309976a9522fe74276fdaf40e541a33ccc9a0bbb" dmcf-pid="xLtureaVz3" dmcf-ptype="general">[헤럴드경제=구본혁 기자] 태양에너지를 수소로 직접 전환하는 인공광합성 기술의 상용화 가능성을 크게 높인 연구 결과가 나왔다. 고효율·장기 안정성·확장성을 모두 만족하는 인공나뭇잎 모듈이 개발된 것이다. 탄소 중립 실현을 위한 그린 수소 생산 기술에 큰 진전을 이뤘다는 평가다.</p>
          <p contents-hash="89cc601b1c3b16d7f269f99a4e69d035c3f14671eaac320a28f324abb53ccf19" dmcf-pid="y1ocbG3IFF" dmcf-ptype="general">울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 이재성·석상일·장지욱 교수팀은 고효율·고내구성·대면적 확장성(scalibility)을 모두 갖춘 ‘모듈형 인공나뭇잎’을 개발했다고 23일 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="facf052cb4cbd162ea379732fe5fdc2498c21a5ee76c56472d675b700bd339ab" dmcf-pid="WtgkKH0Cut" dmcf-ptype="general">‘인공나뭇잎’은 자연의 잎처럼 햇빛과 물만으로 수소를 생산하는 기술로, 외부 전력을 따로 사용하지 않으며 수소 생산 과정에서도 이산화탄소를 배출하지 않는 그린 수소 생산 방식이다. 기존 태양전지 기반 전기분해 방식(PV-EC)과 달리 전기 생산 단계를 생략하고 광에너지를 직접 화학에너지로 바꾸는 구조라 시스템간 저항에 의한 손실이 적고 설치 면적도 줄일 수 있다. 그러나 낮은 효율, 내구성과 그 규모를 키우는 확장성 문제로 상용화에 제약이 있었다.</p>
          <p contents-hash="10268527ba57d5526ed7631a45de6dabba90fe42330dd0f6727e7effc3259ab8" dmcf-pid="YFaE9XphF1" dmcf-ptype="general">연구팀은 페로브스카이트 기반의 태양광 흡수층과 니켈-철-코발트 촉매를 활용하여 1㎠ 단위의 고효율 광전극을 제작하고, 이를 4×4 배열로 확장한 모듈형 인공나뭇잎을 개발했다. 이 모듈은 별도 전원 없이도 태양광만으로 안정적인 수소 생산이 가능하며, 모듈 전체 수준에서 태양광 수소 전환 효율(Solar to Hydrogen Efficiency, STH) 11.2%를 달성했다. 이는 현재까지 보고된 인공나뭇잎 중 최고 수준이며, 상용화에 필요한 10% 이상의 효율을 모듈 규모에서 달성했다는 점에 큰 의미가 있다는 설명이다.</p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="868e906781d479b0f6ba8ec6ab28d7fda2f2715b004820b020ea6a9f6d603cad" dmcf-pid="G3ND2ZUlF5" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="이번 연구를 수행한 UNIST 연구진. 이재성(오른쪽부터)  교수, 다르메시 한소라 박사, 노은서 연구원, 라시미 메로트라 박사, 장지욱 교수, 변우진 박사.[UNIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202506/23/ned/20250623123515723vrcl.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="6EK8WcOJ0U" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202506/23/ned/20250623123515723vrcl.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            이번 연구를 수행한 UNIST 연구진. 이재성(오른쪽부터) 교수, 다르메시 한소라 박사, 노은서 연구원, 라시미 메로트라 박사, 장지욱 교수, 변우진 박사.[UNIST 제공]
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="cd89c26b2930c8d58f6760c760d14026bcdd52bd2420d50b44ae332905746488" dmcf-pid="H0jwV5uSuZ" dmcf-ptype="general">연구진은 고효율과 안정성을 확보한 이유로 염소를 첨가한 페로브스카이트 흡광층(Cl:FAPbI₃)과 자외선에 강한 전자수송층(Cl:SnO₂), 촉매층(NiFeCo)의 조합을 꼽았다.</p>
          <p contents-hash="adf6db7e01dd6d211413c826c3c8c4479ad6be1f2d7e3b1b89f6cc396a08ea3b" dmcf-pid="XpArf17v7X" dmcf-ptype="general">또 전극의 수분 노출에 의한 손상을 막기 위해 특수 니켈 포일과 수지 봉지 기술을 적용해 140시간 연속 작동에서도 99%의 초기 성능을 유지할 수 있었다.</p>
          <p contents-hash="4e3bd4f1b83203d32bba19fad61ba43f243c69195c5ecbb8d25c2ca181181a95" dmcf-pid="ZUcm4tzT0H" dmcf-ptype="general">이재성 교수는 “이번 성과는 단순히 실험실에서의 고효율 수소 생산을 넘어서, 실제 현장에서 사용할 수 있는 수준의 모듈형 인공광합성 장치로 상용화의 기준인 10% 이상의 효율을 달성하였다는 점에서 의미가 크다”며 “태양전지 패널처럼 대면적 인공나뭇잎 패널로 확장도 가능해 상업화를 위한 결정적 진전을 이뤘다”라고 강조했다.</p>
          <p contents-hash="d99f0d73106eb6119fc8c591cdd7aec5ab69f0657c6a3c7f70a087cb6b70dd53" dmcf-pid="5uks8FqypG" dmcf-ptype="general">이번 연구결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 5월 6일 게재됐다.</p>
         </section> 
        </div> 
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