박현웅(사진) 경북대 에너지공학부 교수는 포항공대와 공동연구를 통해 지금까지 알려지지 않았던 광촉매 물 분해 수소 발생 원리를 규명했다. 광촉매 물 분해 반응 현상에 대한 새로운 사실을 밝혀내 그동안 관련 연구 분야에서 당연하게 받아들여졌던 광촉매 물 분해 수소 발생 원리를 수정하고, 수소 생산 효율을 높일 수 있는 새로운 가능성을 제시했다. 연구 결과는 저명 국제학술지인 ‘네이처 커뮤니케이션(Nature Communications)’ 2월 19일자에 게재됐다.광촉매를 이용한 물 분해 반응은 햇빛을 받은 광촉매가 물로부터 산소와 수소를 동시에 발생시키는 현상이다. 지난 50여년간 수백 개 이상의 물 분해용 광촉매가 개발됐고, 학계에서는 광촉매의 물 분해 성능을 단순히 산소와 수소 발생이라는 측면에서 비교, 평가했다.문제는 물이 산소와 수소로 분해될 때 서로 간섭이 일어나고, 한 반응의 속도가 다른 반응의 속도를 결정한다는 점이다. 그러나 현재까지는 두 반응 중 한 반응을 억제하고 다른 반응만 일으키는 방법을 채택해 종합적인 평가가 아닌 산소와 수소의 개별 발생 반응을 분리하고 따로 평가했다. 가장 대표적인 사례가 1가 은(銀)이온(Ag(I))을 사용하는 것으로, 사용된 1가 은이온이 은(Ag(0))으로 변하는 과정에서 수소 발생만을 억제해 광촉매의 물 분해 반응 성능을 측정해왔다. 박 교수팀은 광전기화학적 기법과 전자스핀공명법을 활용해 1가 은이온이 2가 은이온(Ag(II))으로 변하면서 수소 발생뿐만 아니라 산소 발생을 일부 억제한다는 사실을 밝혀냈다. 이는 기존에 광촉매의 산소 발생 능력이 실제보다 저평가됐고, 현재 답보 상태에 빠져 있는 광촉매 물 분해 수소 생산 효율이 실제로는 더 높아질 수 있다는 것을 의미한다. 박 교수는 “대부분의 광촉매 수소 발생 연구가 광촉매 소재의 단편적 성능 개선에만 치중해 있을 뿐, 광촉매 물 분해 현상 그 자체에 대한 이해는 크게 간과되고 있다"며 "이번 연구 결과로 밝혀진 광촉매 소재와 물 분해 현상에 대한 새로운 지식이 고효율 광촉매 물 분해 수소 발생 연구에 기여되길 바란다”고 밝혔다. 이번 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업과 기후변화대응기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다.