대구경북과학기술원(DGIST)은 최종민 에너지공학과 교수 연구팀과 국민대학교 화학과 김영훈 교수 연구팀이 공동으로 물 기반의 저전압 공정을 활용해 태양광으로 수소를 생산하는 고효율 광전극을 개발했다고 밝혔다. 연구팀은 나노결정 표면의 분자를 물과 잘 섞이는 친수성 분자로 교체하고, 수계 전기영동증착 공정을 새롭게 적용했다. 그 결과, 기존 200V에 달하던 공정 전압을 건전지 수준인 4V로 낮추고, 독성 유기 용매 없이 안전한 수용액 상태에서 3분 만에 전극에 소재를 입히는 데 성공했다.
개발된 광전극은 기존 전극보다 광전류가 약 10배 이상 향상되었으며, 태양광과 유사한 환경에서 제곱센티미터당 3.0밀리암페어(mA/cm²)의 광전류 밀도를 기록했다. 2시간 동안 연속으로 빛을 쪼인 후에도 초기 성능의 65.1%를 유지했으며, 수소가 정상적으로 발생했음을 확인했다.
연구팀은 이번 성과가 유해 물질을 배제하고, 유기 용매 사용과 고전압 의존도를 줄여 친환경 수소 생산에 기여할 것으로 기대했다. 최종민 교수는 이번 연구가 친환경 수소 생산 기술의 실용화를 앞당기는 데 도움이 될 것이라고 밝혔다. 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 지원을 받아 수행되었으며, 관련 연구 결과는 '스몰(Small)'에 게재되었다.