매년 6월 5일은 전 세계가 함께 지구의 소중함을 되새기는 '세계 환경의 날'입니다. 1972년 스웨덴 스톡홀름에서 열린 '유엔인간환경회의'를 통해 제정된 이 날은 국제사회가 환경 보전을 위해 다짐하는 역사적인 첫 단추가 되었습니다. 기후 변화의 시대를 넘어 기후 위기에 직면한 오늘날, 환경 보호는 더 이상 미룰 수 없는 생존의 문제입니다. 우리나라도 이러한 국제적 흐름에 발맞추어 1997년에 행사를 개최하는 등 탄소중립 실현을 위한 다각적인 노력을 기울이며 지속가능한 미래를 꿈꾸고 있습니다.

탄소중립 사회로 가기 위한 핵심 열쇠는 바로 수소에너지입니다. 수소는 산소와의 화학 반응을 통해 열과 전기를 생산하며, 연소 과정에서 오직 물만 배출하는 매우 깨끗한 연료입니다. 현재 사용되는 '그레이 수소'나 이산화탄소를 포집해 저장하는 '블루 수소'는 생산 과정에서 어느 정도의 탄소배출이 불가피하다는 한계가 존재합니다. 따라서 재생에너지를 활용해 물을 전기 분해하여 얻는 '그린 수소'야말로 환경 오염 물질이 전혀 발생하지 않는 진정한 의미의 탄소중립을 실현할 궁극의 청정 에너지원으로 평가받고 있습니다.

화석연료 중심의 탄소 사회에서 저탄소, 더 나아가 무탄소 사회로의 에너지 전환이 필요한 지금, 수소에너지는 수소경제 시대를 예고하는 핵심 동력입니다.

그린 수소는 이상적인 에너지원이지만 상용화에 따르는 기술적 난제가 많습니다. 태양광 발전을 이용해 물을 직접 분해하는 방식은 설비 구축에 큰 비용이 들며, 무엇보다 전극이 물속에서 쉽게 부식된다는 단점이 있습니다. 전극 부식을 막기 위해 보호막을 씌우면 전기가 잘 통하지 않아 수소 생산 효율이 급격히 낮아지는 딜레마에 빠지게 됩니다. 이러한 효율과 내구성을 동시에 만족시키지 못하는 기술적 장벽 때문에 그린 수소는 그동안 뛰어난 잠재력에도 불구하고 산업 현장에서 널리 활용되는 데 큰 어려움을 겪어왔습니다.

한국표준과학연구원(KRISS) 연구팀은 최근 이러한 한계를 극복할 획기적인 기술을 세계 최초로 개발하며 주목받고 있습니다. 연구진은 수소 생산 효율을 극대화하기 위해 이산화티타늄 보호막 내의 '산소 결함량'을 미세하게 조절하는 기술을 완성했습니다. 본래 전기가 통하지 않는 산화물 보호막에 인위적인 산소 결함을 형성하면, 이것이 전하의 이동 통로가 되어 전극의 부식을 막는 동시에 수소 생산을 원활하게 돕습니다. 이번 연구 성과로 전극 수명이 기존 대비 약 10배나 향상되었으며, 이는 그린 수소 실용화를 앞당기는 결정적 계기가 될 전망입니다.

이번에 확보한 광전극 보호막 기술은 수소 생산뿐만 아니라 이산화탄소를 포집해 화학 에너지로 전환하는 인공광합성 기술 등 차세대 탄소중립 연구 분야에도 폭넓게 응용될 수 있습니다. 과학기술의 진보는 우리가 직면한 환경 문제를 해결하는 든든한 무기가 되어줍니다. 한 사람의 열 걸음보다 열 사람의 한 걸음이 더 큰 변화를 만든다는 말처럼, 과학자들의 헌신적인 연구와 우리 모두의 일상 속 작은 실천이 조화를 이룰 때 비로소 우리는 기후 위기를 극복하고 더 푸른 지구를 다음 세대에 물려줄 수 있을 것입니다.