상온·상압에서 수소 저장과 운송 가능한 신소재 개발

이재은 기자 / 기사승인 : 2024-02-13 10:29:13
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UNIST '나노다공성 수소화붕소마그네슘' 개발
기공마다 수소 흡착해 저장...효율성 2배 향상돼
▲나노다공성 수소화붕소마그네슘의 기공 안에 5개의 수소 분자가 입체적으로 정렬된 모습 (자료=UNIST)


국내 연구팀이 상온·상압에서 2배 이상 높은 효율로 수소를 저장할 수 있는 신소재를 개발했다.

13일 울산과학기술원(UNIST) 화학과 오현철 교수 연구팀은 고밀도 수소를 보통의 대기압에서 대용량으로 저장할 수 있는 다공성 물질 '나노다공성 수소화붕소마그네슘'을 개발했다고 밝혔다.

연구팀에 따르면 '나노다공성 수소화붕소마그네슘'은 기공에 수소를 흡착시키는 방식으로 144g/L의 효율로 수소를 저장한다. 기공에 수소를 저장하면 액체 상태로 수소를 저장할 때보다(밀도 70.8g/L) 효율이 2배 이상 높다.

기공안에 5개의 수소 분자가 입체적으로 정렬돼 저장되는 방식이다. 연구팀은 중성자 산란법, 극저온 부피측정법, DFT계산 등 다양한 분석기법을 활용해 기공 안의 수소 분자의 정확한 위치를 파악했다.

이번 연구는 단순히 저장량을 늘리는 데 그치지 않고 수소에너지의 보관과 운송 문제까지 해결했다는 점에서 수소에너지의 상용화를 앞당길 수 있는 방안을 제시했다는 평가다. 현재 수소를 기체 상태로 저장하려면 수소압력 700기압을 필요하고, 액체 상태로 저장할 경우 영하 253℃의 극저온을 필요로 한다.

이에 비해 연구팀이 개발한 '나노다공성 수소화붕소마그네슘'을 이용하면 물리적 흡착 방식으로 수소를 저장하기 때문에 에너지 낭비가 거의 없을 뿐만 아니라 흡착된 수소는 온도가 올라가면 쉽게 방출되므로 충·방전에 유리하다.

오현철 교수는 "수소를 대중교통 연료로 활용하는데 중요한 걸림돌이었던 수소저장 문제를 해결할 수 있는 가능성을 제시했다"며 "현재 기술로는 달성하기 어려운 용적 기준의 저장 밀도를 향상시켰고, 수소에너지 사용의 효율성과 경제성을 높일 수 있는 중요한 발전"이라고 밝혔다.

이번 연구결과는 국제학술지 네이처 화학(Nature Chemistry)에 6일자 온라인에 게재됐다.

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