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[IT뉴스]전자빔으로 산소 빈자리 만들자 광촉매 수소 생산 5배 ↑

온카뱅크관리자

2026-10-13 13:57:25

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        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="tfvgtEKpdH">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="f8a4952c9c2bf710e5423db310c8bdc8745661e75857ec85859421fd345f87f6" dmcf-pid="F4TaFD9UnG" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="전자빔을 이용해 이산화티타늄과 맥신을 결합한 광촉매에 산소 빈자리를 형성하고 수소 생산 효율을 높이는 기술이 개발됐다. ChatGPT 생성이미지" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202610/13/dongascience/20261013134801375wtaj.png" data-org-width="680" dmcf-mid="ZjZDzCPKn5" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202610/13/dongascience/20261013134801375wtaj.png" width="658"></p>
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            전자빔을 이용해 이산화티타늄과 맥신을 결합한 광촉매에 산소 빈자리를 형성하고 수소 생산 효율을 높이는 기술이 개발됐다. ChatGPT 생성이미지
           </figcaption>
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          <p contents-hash="12c496fe81d8f5d7d2992575fdcd11756e7b0f584ced911671b793a21c5e68f7" dmcf-pid="38yN3w2uRY" dmcf-ptype="general">빛을 이용해 물에서 수소를 생산하는 광촉매 성능을 전자빔으로 높이는 기술이 개발됐다. 촉매 내부 생성된 빈자리가 빛 에너지 활용과 전자 이동을 도와 수소 발생량을 5배 이상 늘렸다. 향후 귀금속 의존도를 낮춘 고효율 광촉매 개발과 기존 촉매의 성능 향상에 활용될 것으로 기대된다.</p>
          <p contents-hash="7fff71b8bffa0acf32566c37be1deb0aed23c3ed43f2c3a5b3163d1c45af1ad1" dmcf-pid="06Wj0rV7LW" dmcf-ptype="general"> 한국연구재단은 유승화·진경환 전북대 교수팀이 '이산화티타늄'에 '맥신'을 결합한 광촉매에 전자빔을 쏴 수소 생산 성능을 높이는 기술을 개발했다고 13일 밝혔다. 연구결과는 국제학술지 '어플라이드 카탈리시스 비: 인바이런먼트 앤드 에너지'에 지난달 29일 온라인 게재됐다.</p>
          <p contents-hash="d0455e79627f8af217839b0ccc1c4d6d68db5bb7343950a5b28176ac70d1a51f" dmcf-pid="pPYApmfzJy" dmcf-ptype="general"> 이산화티타늄은 가격이 저렴하고 안정성이 높아 대표적인 광촉매 소재로 사용되지만 수소 생산 효율이 낮다. 태양광 중 자외선만 주로 흡수해 가시광선을 활용하기 어렵고, 빛을 받아 만들어진 전자가 자신이 빠져나온 자리인 '정공'과 다시 결합하면서 수소 생산에 활용되지 못하기 때문이다.</p>
          <p contents-hash="7fc747e85fbf8bcf19554260e92303aba920e62e214498d30aefb644327b1e79" dmcf-pid="UQGcUs4qnT" dmcf-ptype="general"> 연구팀은 전기가 잘 통하는 얇은 2차원 소재인 '맥신'을 이산화티타늄과 결합해 새로운 광촉매를 만들었다. 촉매에는 상온·대기압에서 전자빔을 쏴 결정 속 산소 원자가 빠진 자리인 '산소 공공(빈자리)'을 형성했다.</p>
          <p contents-hash="62dcb09e7109fc33d82bdb215a64df9961ddeb8b54c40d8119d34994fde74e2a" dmcf-pid="uxHkuO8Biv" dmcf-ptype="general"> 맥신의 함량과 전자빔 조사량을 바꿔가며 실험한 결과 맥신 함량이 전체 촉매 무게의 3%(3중량%), 전자빔 흡수선량이 500킬로그레이(kGy·방사선 에너지 흡수량을 나타내는 단위)일 때 수소 발생 성능이 가장 높았다. 동일한 조건에서 수소 발생률은 전자빔을 쏘기 전보다 5.25배 높았다.</p>
          <p contents-hash="f435f4e3620ab6b62b520d1520a77d278c8c110a009eb8db5cbf7726dbf6b6cd" dmcf-pid="7MXE7I6bLS" dmcf-ptype="general"> 분석 결과 전자빔으로 만들어진 산소 빈자리는 촉매가 빛을 흡수하고 빛에 의해 만들어진 전자와 정공이 서로 다시 결합하지 않도록 도왔다. 이산화티타늄과 맥신이 맞닿는 경계에서는 전자 분포가 달라지면서 생성된 수소가 촉매 표면에 지나치게 강하게 달라붙는 현상이 완화됐다. 수소 발생 반응에 유리한 조건이 형성된 것이다.</p>
          <p contents-hash="0e707916ef9cf9e057923571857a4ed8dd521725ea431e36307f522914da75fd" dmcf-pid="zhQ3gqsAel" dmcf-ptype="general"> 유승화 교수는 "이번 성과는 전자빔을 이용한 결함 제어와 광촉매 계면 설계로 기존 이산화티타늄-맥신 광촉매의 낮은 수소 발생률과 수계 안정성 문제를 개선했다는 데 의미가 있다”고 설명했다.</p>
          <p contents-hash="57fe8565fffeec60be2ddb9b39b5cafdf2509243f60803e4cf0095d11ca6084e" dmcf-pid="qlx0aBOcMh" dmcf-ptype="general"> 유 교수는 "향후 기술 실용화를 위해서는 순수한 물을 이용한 완전 물 분해나 야외 실증 연구가 필요하다"며 "희생제 없는 반응 조건과 실제 태양광에서의 성능, 장기 안정성, 전자빔 조사 공정의 균일성·경제성을 검증해 나갈 계획"이라고 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="9dbd97f24605cc1b698f9af356f3a35199f752859e2380547f9ab0d48a69c02a" dmcf-pid="BSMpNbIkiC" dmcf-ptype="general"> &lt;참고 자료&gt;<br> doi.org/10.1016/j.apcatb.2026.127583<br>  </p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="25aa023d4887fd0ea0ddcbde899152e56d7e272bd7f06a783708cd5a22f3a521" dmcf-pid="bvRUjKCELI" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="왼쪽부터 유승화 교수, 진경환 교수, 서브해시리 사브남 박사과정생. 한국연구재단 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202610/13/dongascience/20261013134802673xfhd.png" data-org-width="680" dmcf-mid="10NVOxHliX" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202610/13/dongascience/20261013134802673xfhd.png" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            왼쪽부터 유승화 교수, 진경환 교수, 서브해시리 사브남 박사과정생. 한국연구재단 제공
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="30388cee0625ef565d73aa9ee995c3fb0dc25959678e0e5d1c438712336210e8" dmcf-pid="KTeuA9hDdO" dmcf-ptype="general">[문혜원 기자 moony@donga.com]</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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