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• UNIST, 태양광 발전 폐패널로 수소 만든다

  송고일 : 2026-04-07
  
  

  실리콘과 물의 반응을 통해 고순도 수소와 실리카를 동시에 생산하는 기술./UNIST 제공

  [투데이에너지 신일영 기자] 수명이 다한 1세대 태양광 설비에서 발생하는 폐패널이 증가하는 가운데, 이 폐패널에 포함된 실리콘을 활용해 고순도 수소와 고부가가치 화학소재를 동시에 생산하는 기술이 개발됐다.

  매립이나 소각이 쉽지 않아 처리 문제로 지적돼 온 태양광 폐패널을 친환경적이고 경제적으로 활용할 수 있는 방안으로 주목된다.

  울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 백종범 교수 연구팀은 폐태양광 패널에서 회수한 실리콘을 이용해 고순도 수소와 산업용 실리카를 함께 생산하는 고효율 공정을 개발했다고 밝혔다.

  실리콘은 물과 반응할 경우 수소와 실리카를 생성할 수 있지만, 실제 반응 과정에서는 실리콘 표면에 생성되는 실리카층이 물의 접근을 차단하면서 반응이 곧바로 멈추는 문제가 있다. 이로 인해 기존 방식에서는 이론적 최대치 대비 수소 생산량이 크게 낮았다.

  연구팀은 별도의 강한 화학약품을 사용하지 않고도 이 실리카층을 제거할 수 있는 기계적 방식의 공정을 도입했다. 실리콘과 물을 작은 구슬이 들어 있는 용기에서 회전시키면 구슬과 실리콘 입자가 충돌하면서 표면 보호막이 반복적으로 제거되고, 이를 통해 반응이 지속적으로 진행되는 원리다.

  실험 결과 상용 실리콘 1g당 약 1706mL의 수소가 생성돼 이론적 최대 생산량의 약 99% 수준을 달성했다. 이는 일반적인 열화학 공정의 효율보다 크게 향상된 수준이다. 폐태양광 패널에서 회수한 실리콘 분말을 이용한 실험에서도 이론치에 근접한 수소 생산 성능이 확인됐다.

  반응 과정에서 함께 생성되는 실리카는 촉매 지지체로서도 우수한 성능을 보였다. 연구팀이 제작한 니켈 촉매는 이산화탄소를 메탄으로 전환하는 반응에서 기존 상용 실리카 기반 촉매보다 높은 전환율과 선택도를 나타냈다. 이는 실리카 표면의 수산기가 촉매 입자 분산을 돕는 역할을 하기 때문으로 분석됐다.

  경제성 측면에서도 경쟁력이 확인됐다. 부산물인 실리카의 판매 수익을 제외하더라도 수소 생산 비용이 기존 열화학 방식보다 크게 낮은 것으로 평가됐다.

  여기에 실리카 활용 수익까지 반영하면 수소 생산 과정에서 오히려 수익이 발생할 가능성도 제시됐다. 또한 연속식 공정 적용 시 생산성과 에너지 효율이 높아 대규모 산업 현장 도입 가능성도 기대된다.

  백종범 교수는 폐태양광 패널에서 회수한 실리콘을 활용해 수소와 실리카를 동시에 얻을 수 있다는 점을 강조하며, 자원 순환형 에너지 기술로 활용 가능성이 크다고 설명했다.

  이번 연구 성과는 에너지 분야 학술지 Joule에 온라인 공개됐으며, 해당 공정은 미래 에너지 기술을 소개하는 별도 코너에도 함께 소개됐다. 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단 지원으로 수행됐다.

  출처 : 투데이에너지(https://www.todayenergy.kr/)