햇빛으로 전기 만들고, 물도 깨끗하게···'태양광' 사회 앞당긴다

[이데일리 강민구 기자] 가정에서 햇빛을 받아 전기를 만들고, 전기를 활용해 주민이 수돗물이나 공기를 깨끗하게 만든다. 새 아파트에 입주하면 흔히 겪는 ‘새집증후군’도 폼알데히드와 같은 유기화합물을 정화해 피할 수 있다. 국내 한 연구자가 꿈꾸는 태양광 중심 사회의 모습이다. 현재 실험실 수준에서 기술을 검증했으며, 앞으로 소재기술이 발전하면 현실로 이뤄낼 수 있다.

최원용 포항공과대학교 화학·환경공학부 교수는 태양에너지를 환경이나 에너지 분야에 쓰기 위한 연구에 매진하고 있다. 식물은 햇빛을 받아 이산화탄소를 흡수하고, 포도당이나 바이오매스와 같은 에너지를 만든다. 이러한 자연현상을 이용하면 대기에 있는 이산화탄소를 쓸모있는 연료로 바꿀 수 있고, 인공적으로 광합성을 유도해 이산화탄소에서 수소를 추출해 쓸 수도 있다.

최원용 포항공과대학교 화학·환경공학부 교수.(사진=포항공과대학교)

최 교수가 태양에너지에 관심을 두고 연구를 해 온 이유는 탄소중립 실현을 위해 필수적인 기술이면서 무한한 에너지원이기 때문이다. 인류는 산업혁명, 정보혁명 등을 통해 기술적 혁신을 이뤄냈으며, 앞으로는 인류가 태양에너지를 지속 가능한 에너지원으로 활용하며 발전할 수밖에 없다고 보고 있다.

광촉매는 태양광 기술의 활용을 앞당기기 위한 핵심이다. 광촉매는 빛을 빨아들여 화학반응을 돕는 물질이다. 최 교수는 새로운 개념의 광촉매들을 개발하고 특성이나 원리를 연구해 왔다. 산화티타늄 나노튜브 광촉매가 대표적인 사례다. 최 교수는 이 촉매를 필터에 적용해 실내용 공기청정기를 개발하고, 필터의 수명과 성능도 높였다. 특히 대기오염의 주범으로 꼽히는 휘발성 유기화합물질을 분해하게 했다.

광촉매를 이용하면 오염된 물도 깨끗하게 걸러낼 수 있다. 최 교수는 하루에 1~2톤 정도의 물을 정화할 수 있는 촉매를 개발했다. 태양전지가 햇빛을 받아 전기를 생산하고, 이를 광촉매에 공급하면 물에 있는 전극에서 오염 성분을 분해하는 방식이다. 현재 촉매로는 이산화티타늄을 쓰고 있는데 더 우수한 효율을 나타내고, 값싼 물질을 찾고 있다. 최 교수는 “앞으로 태양전지의 광전환 효율을 높이고, 촉매의 경제성도 확보해야 한다”며 “내구성을 높인 소재도 개발이 이뤄지면 실험실에서 검증을 마친 만큼 상용화도 서둘러 할 수 있다”고 말했다.

최 교수는 앞으로 물 분해 기술, 공기정화기술, 인공광합성 기술들을 접목해 태양에너지 사회가 올 것으로 내다봤다. 최 교수는 “국민이 대규모 정수처리장에서 정화된 물을 수도관을 통해 공급받지 않고, 가정에서 직접 태양광 반응기를 이용하는 날이 올 것”이라며 “이산화탄소를 배출하지 않으면서 전기도 얻고, 물도 깨끗하게 사용할 수 있을 것”이라고 강조했다.