한국연구재단은 광주과학기술원 이상한 교수·서울대 장호원 교수 연구팀이 강유전체를 광전극으로 사용해 수소 생산의 효율성을 높일 수 있는 기술을 개발했다고 28일 밝혔다.

강유전체는 외부에서 전압을 가하지 않아도 스스로 분극 상태를 유지할 수 있는 물질이다.

빛을 받으면 전자-정공을 효율적으로 분리해 광 변환 효율을 높일 수 있기 때문에 차세대 태양전지 소재로 주목받고 있다.

연구팀은 강유전체의 분극 값이 클수록 광전류 밀도가 높아진다는 사실을 처음으로 밝혔다.

강유전체의 자발 분극 값과 광 변환 효율 사이의 상관관계를 규명한 것은 이번이 처음이다.

수직 결정 방향에서는 65 마이크로 클롱(μC/cm2), 대각선 결정 방향에서는 110 마이크로 클롱(μC/cm2)이 나타났다.

이 같은 자발 분극 차이로 인해 같은 비스무스 페라이트 물질이라도 결정 방향에 따라 광전류 밀도가 5배 이상 커지는 것으로 나타났다.

광전류 밀도가 높아지면 태양에서 받은 빛에너지를 전기에너지로 변환하는 효율이 커지며, 전기에너지를 이용해 물로부터 수소를 얻을 수 있다.

앞으로 수소 생산뿐만 아니라 태양전지 등 에너지 생산 기술 분야에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

이번 연구는 교육부·한국연구재단 이공학개인기초연구지원사업의 지원을 받았다. 연구 결과는 국제 학술지 '나노 리서치'(Nano Research) 지난 9일 자에 실렸다.