기초과학연구원(IBS)은 나노입자 연구단 김대형 부연구단장과 현택환 연구단장, 경희대 김민호 교수 공동 연구팀이 햇빛만으로 버려진 페트병에서 수소를 생산할 수 있는 친환경 고효율 광촉매 시스템을 개발했다고 11일 밝혔다.

기존 수소 생산에 널리 쓰이는 '메테인 수증기 개질'(메테인(CH4)을 고온·고압 수증기로 분해해 수증기를 생산하는 기술) 방식은 에너지를 많이 소모하고 온실가스를 다량 배출한다는 문제가 있다.

이에 무한한 에너지원인 태양에너지를 이용하며, 온실가스 배출도 적은 광촉매 기반 수소 생산 기술이 주목받고 있다. 다만 극한 반응 조건에서 촉매 안정성과 수명이 떨어진다는 점이 한계로 지적된다.

연구팀은 광촉매를 고분자 네트워크로 안정화한 뒤, 반응을 물과 공기의 경계면에서 유도하는 새로운 전략을 제안했다.

이를 통해 기존 분말 촉매의 손실 없이 수소 생산성을 확보하는 데 성공했다.

강알칼리 조건에서도 두 달 이상 성능을 유지해 높은 내구성도 입증했다.

바닷물, 수돗물 등 다양한 수질 환경에서 작동 가능하다고 연구팀은 설명했다.

연구팀은 폐 페트병을 원료로 자연광 아래 1㎡의 대면적 조건에서 실험을 진행, 수소를 생산해 냈다.

김대형 부연구단장은 "폐플라스틱을 에너지 자원으로 전환하는 기술로, 환경 문제 해결과 청정에너지 확보라는 두 가지 과제를 동시에 해결할 수 있는 새로운 방법을 제시했다"고 연구 의의를 밝혔다.

현택환 연구단장은 "다양한 수질 환경에서도 고효율, 고내구성을 유지할 수 있어 실용성과 확장성이 높다"고 말했다.

이번 연구 성과는 국제 학술지 '네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology) 이날 자 온라인판에 실렸다.