기초과학연구원(IBS) 연구진이 햇빛만으로 버려진 페트병에서 수소를 생산할 수 있는 친환경 고효율 광촉매 시스템을 개발했다. 이는 폐플라스틱 재활용과 청정에너지 확보라는 두 가지 과제를 동시에 해결할 수 있는 획기적인 기술로 주목받고 있다.

IBS는 11일 나노입자 연구단 김대형 부연구단장과 현택환 연구단장, 경희대 김민호 교수 공동 연구팀이 태양광을 이용해 폐 페트병으로부터 수소를 생성하는 고성능 광촉매 시스템을 개발했다고 밝혔다. 이번 연구 성과는 이날 국제 학술지 ‘네이처 나노테크놀로지’ 온라인판에 게재됐다.

기존 수소 생산 방식인 메테인 수증기 개질 방식은 고온·고압 조건에서 대량의 에너지를 소모하고 온실가스를 배출하는 한계를 지닌다. 이에 반해 태양에너지를 활용한 광촉매 기술은 에너지 소모가 적고 친환경적이지만, 극한 반응 조건에서는 촉매의 안정성과 수명이 떨어져 실용화에 어려움이 있었다.

연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 광촉매를 고분자 네트워크 구조로 감싸 안정성을 높이고, 수소 생성 반응을 물과 공기의 경계면에서 유도하는 새로운 접근법을 도입했다. 이를 통해 분말 촉매 손실을 방지하면서도 수소 생산 효율을 극대화하는 데 성공했다.

실험 결과 이 시스템은 강알칼리 조건에서도 두 달 이상 성능을 유지하며, 바닷물과 수돗물 등 다양한 수질 환경에서도 안정적으로 작동했다. 실제 자연광 조건에서 1㎡ 면적의 광촉매 시스템을 통해 폐 페트병을 활용한 수소 생산 실험도 성공적으로 수행됐다.

김대형 부연구단장은 “폐플라스틱을 에너지 자원으로 바꾸는 새로운 접근을 통해 환경과 에너지 문제를 동시에 해결할 수 있는 가능성을 열었다”고 설명했다. 현택환 연구단장은 “다양한 수질 환경에서도 안정성과 효율을 유지할 수 있어 산업적 실용성과 확장성이 크다”고 평가했다.

이번 연구는 광촉매 기반 수소 생산 기술의 상용화를 앞당기고, 폐기물 처리와 에너지 자립 문제에 대한 해법을 동시에 제시한 사례로 평가받고 있다.

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