지스트, ‘그린 수소’ 장시간·대량 생산 유기 반도체 모듈 시스템 개발

광주과학기술원(GIST·지스트) 연구진들이 유기 반도체 기반 광전극을 활용해 장시간·대량 수소 생산이 가능한 모듈 시스템을 개발했다.
29일 지스트는 "신소재공학부 이상한 교수 연구팀이 태양에너지로부터 다량의 수소 생산이 가능한 유기 반도체 광전극 기반 모듈 시스템을 선보였다"며 "해당 연구는 에너지 분야 상위 7% 논문인 ‘Journal of Materials Chemistry A에 표지 논문으로 선정돼 지난 28일 온라인 게재됐다"고 밝혔다.
유기 반도체는 다른 반도체 소재에 비해 비교적 저렴하고 다양한 공정 방법을 가지고 있어 대규모·대면적 생산에 용이하고 에너지 전환 효율이 높아 유망한 광전극 소재로 꼽힌다. 하지만 유기 물질은 수분에 취약해 광전기화학 물분해를 통한 수소 생산 실용화를 위해서는 유기 반도체 성능의 큰 저하 없이 장시간 구동하게 하는 기술 개발이 시급하다.
지스트 연구팀은 광전극 내에 수분이 침투를 막아 유기 반도체가 장시간 구동할 수 있도록 하는 ‘금속 캡슐화 기술을 적용해 현재까지 보고된 유기 반도체 광음극 가운데 가장 높은 안정성을 유지하는 데 성공했다.

지스트는 이 교수 연구팀의 유기 반도체 광음극은 초기 성능과 비교해 95% 이상 성능을 30시간 이상 유지했고, 기존 연구보다 최소 20시간 이상 향상된 안정성을 확보했다”며 태양열을 이용해 수소를 생산하는 이른바 ‘그린 수소 기술 효율성 향상과 안정성 개선을 통해 실용화를 앞당길 것으로 기대된다”고 설명했다.
이 교수는 이번 연구를 통해 유기 반도체 기반 광전극의 큰 이슈인 안정성 문제를 극복했다”며 이를 기반으로 개발한 대면적의 광전기화학 모듈 시스템은 친환경 수소 대량 생산 기술 실용화를 앞당기는 데 크게 기여할 것”이라고 설명했다.
[광주 = 진창일 기자]