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수소자동차 상용화 앞당긴다…국내 연구진, 대용량 수소 저장·운반 기술 개발

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2018년 03월 20일 18:02 프린트하기

국제학술지 ‘켐서스켐’ 4월호 표지. 국내 연구진이 수소를 안전하게 저장·운반할 수 있는 기술을 개발한 연구 결과가 표지논문으로 게재됐다. - 한국화학연구원 제공
국제학술지 ‘켐서스켐’ 4월호 표지. 국내 연구진이 수소를 안전하게 저장·운반할 수 있는 기술을 개발한 연구 결과가 표지논문으로 게재됐다. - 한국화학연구원 제공

 

국내 연구진이 차세대 청정 에너지원인 수소를 대용량으로 안전하게 저장하고 수송하는 기술을 개발했다. 기존 기술보다 비용도 저렴해 수소자동차 상용화를 앞당길 전망이다.
 
박지훈 한국화학연구원 탄소자원화연구소 박사팀은 수소를 안전하게 저장·운반할 수 있도록 해 주는 화학물질인 액상유기물수소저장체(LOHC)를 저렴하게 제조하는 기술을 독자 개발했다고 20일 밝혔다. 연구에는 서영웅 한양대 화학공학과 교수팀, 한정우 포스텍 화학공학과 교수팀도 공동으로 참여했다.
 
상온에서 기체 상태인 수소는 부피가 크기 때문에 대용량을 수송하기가 어렵다. 초고압(700기압 이상) 압축 기술이 있지만 폭발 위험이 크고 고가의 특수 용기가 필요해 수소자동차에 적용하기엔 한계가 있었다.
 
LOHC는 수소와 결합했다가 특정 조건에서 다시 수소와 떨어지는 특성을 가진 액체상의 화학물질이다. 반복 사용도 가능하다. 분자 자체가 수소의 저장공간인 셈이다. LOHC 기술을 활용하면 기존 인프라로 대용량의 수소를 액체 상태로 오랜 시간 안전하게 저장할 수 있다. 박 박사는 “세계적으로도 LOHC 기술은 단 몇 개의 연구팀만 보유하고 있다”고 설명했다.
 

한국화학연구원 등 국내 연구진이 개발한 액상유기물수소저장체(LOHC) ‘MBP’의 수소 저장 및 탈수소화 반응식.
한국화학연구원 등 국내 연구진이 개발한 액상유기물수소저장체(LOHC) ‘MBP’의 수소 저장 및 탈수소화 반응식.

연구진은 수소 저장이 가능한 톨루엔과 피리딘이 결합한 형태의 LOHC인 ‘MBP’를 개발했다. 연구진은 화학물질을 컴퓨터로 시뮬레이션 하는 계산화학 기법으로 MBP 분자를 설계했다. 산소, 질소, 인 등 원자를 추가해 보며 탈수소화 반응을 할 때 들어가는 에너지가 최소가 되도록 최적화했다.
 
LOHC 기술을 적용한 에너지저장시스템(ESS) 등의 상용화를 추진 중인 독일 하이드로지니어스, 일본 치요다의 기술은 섭씨 270도 이상의 열을 가해야 수소가 나온다. 하지만 MBP 시스템은 이보다 낮은 230도에서도 탈수소화 반응이 일어나고, 같은 조건에서는 2배 이상 빨리 수소를 공급할 수 있는 것으로 나타났다.
  
박 박사는 “액체상의 화학물질에 고압수소 탱크에 버금가는 대용량 (LOHC의 질량 대비 6% 이상)을 저장할 수 있어야 하고, 안정성도 높아야 한다. 수소를 저장했다가 내보내는 탈수소화 반응의 효율이 높을수록 좋다”며 이번에 개발한 기술이 LOHC의 기본 조건을 모두 갖췄다고 설명했다.
 
연구진은 상용화를 위한 대량생산공정 개발도 추진 중이다. 박 박사는 “수소의 시장 진입을 가로막는 저장·공급 기술 문제를 극복할 방안을 마련했다는 점에서 의의가 있다. 상용화 연구에도 박차를 가할 것”이라고 밝혔다.

 

국제학술지 ‘켐서스켐’ 4월호에 게재된 연구 결과는 표지논문과 ‘매우중요(VIP)’ 논문으로 선정됐다.

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