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.

울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 이재성·석상일·장지욱 교수팀은 고효율·고내구성·대면적 확장성(scalibility)을 모두 갖춘 ‘모듈형 인공나뭇잎’을 개발했다고 23일 밝혔다.

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연구진은 고효율과 안정성을 확보한 이유로 염소를 첨가한 페로브스카이트 흡광층(Cl:FAPbI₃)과 자외선에 강한 전자수송층(Cl:SnO₂), 촉매층(NiFeCo)의 조합을 꼽았다.

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.

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.

이번 연구결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 5월 6일 게재됐다.

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