[가스신문 = 양인범 기자]  “선진국에 버금가는 신소재 기술 확보가 향후 국내 수소산업의 주요 축이 될 것입니다.”

성균관대 성균나노과학기술원(SAINT) 나노공학과 전일 교수는 국내 대기업에서 5년 가까이 디스플레이 분야에서 일을 하며 소재·소자 분야의 핵심 연구를 하고 있다. 그는 최근 SH에너지솔루션과 태양전지를 활용한 수소저장시스템 기술 개발을 시작했다.

“태양광을 이용한 태양전지 생산과 활용은 전 세계적으로 급증하는 추세입니다. 문제는 이 때 생산하는 전기를 배터리를 통해 저장하는 것은 한계가 있기에, 광전수분해를 통해 수소로 저장하고자 합니다.”

전일 교수는 태양전지와 연계되는 수소 기술에 신소재 기술이 다양하게 접목될 수 있다고 말했다.

“저희 연구실은 특정 재료를 지속적으로 연구하여 깊이와 이해를 더해가는 데에 주안점을 둡니다. 연구한 소재들은 다양한 종류의 에너지 소자에 응용되는데 예를 들면 실리콘태양전지, 유기태양전지, 페로브스카이트 태양전지 등이 있습니다. 현재는 이러한 광전에너지 소자에서 고효율을 획득하고 인증서도 다수 보유하고 있습니다.”

전일 교수는 다양한 종류의 나노카본소재 및 고분자, 바이오소재 등 새로운 소재를 개발하고 에너지소자에 응용하는 연구를 진행하고 있다. 특히 풀러렌 내부에 작은 원소를 포집하는 내포 풀러렌(Endohedral Fullerene)을 만들어낼 수 있는 국내 유일의 연구팀이며 탄소나노튜브(Carbon Nanotube)의 경우에는 세계 최고 성능의 유연투명전극 기술을 보유하고 있다.

“현재는 내포 풀러렌의 특성을 활용해 양자 컴퓨팅에 활용할 수 있는 소자를 개발하기 위한 계획도 준비하고 있습니다. 또 포집한 CO₂를 통해 탄소나노튜브 투명 전극을 개발하는 연구도 있습니다.”

그는 산업계가 부딪힐 수 있는 한계는 엔지니어링만으로 넘어서기 어렵기에, 소재 분야의 연구가 중요하다고 말한다.

“국내에는 페로브스카이트 등 1종류의 태양전지를 연구하는 곳이 많은데 저희 연구실은 다양한 광전소자를 동시에 한다는 점이 큰 장점입니다. 정부가 소부장(소재, 부품, 장비)경쟁력 강화 대책을 시행한 것처럼, 한국은 소자 강국이지만 소재 강국은 아직 아니라고 생각합니다. 어린시절부터 영국에서 학위를 마치고 소재 강국인 일본에서 소재기술을 익히고 국내로 가져와 연구실의 기반을 다진 것이 저의 큰 장점이자 저희 연구실의 차별성이라 생각합니다.”

전 교수는 태양전지와 연계하는 수소 저장 시스템이 에너지 변환과 저장이라는 측면에서 중요하다고 설명했다.

“태양전지에서 광전 수분해를 연계해 수소를 생산할 때는 전압과 전류의 알고리즘 컨트롤이 매우 중요합니다. 주변 환경에 따라 수소로 저장하는 것이 배터리와 같은 다른 저장장치 보다 안전성과 공간, 화재 위험성에서 더 좋을 수 있습니다.”

소재와 소자 분야의 연구를 주로 하고 있지만, 그는 향후 가스 산업과 관련된 기술에 대해서도 연구를 시도할 생각이다.

“화학 전공자로서 고체와 액체 상태의 물질은 많이 다뤘는데 가스 상태의 물질에 대한 연구도 도전하고 싶습니다. 암모니아, 바이오가스, CO₂ 포집 분야 등은 향후 제가 보유하고 있는 소재 기술을 접목하고 응용할 수 있는 분야입니다.”

전일 교수는 기업들과의 연계 연구를 더 늘려가며, 국내 산업에 보탬이 되고 싶다고 전했다.

“저의 기술개발에 대한 열정과 협업가능성은 항상 열려있으니 원천기술 확보에 관심이 있으신 기업은 주저없이 연락을 주셨으면 합니다.”