산업가스

국내 연구진이 새로운 수소저장기술 개발에 성공 연료용 수소 상용화의 단초가 돼 줄지 여부가 업계의 관심을 끌고 있다. 최근 울산과학기술대(UNIST) 친환경에너지공학부 문회리 교수(사진)와 울산대 전기전자공학과 전기준 교수, 미국 로렌스 버클리 연구소 제프리 어반 박사팀이 개발한 저장체는 마그네슘(Mg) 나노입자와 고분자를 혼합한 것이다. 이 기술은 수소의 저장과 사용 안정성에서 합격점을 받아 연구결과가 과학저널 ‘네이처 머티리얼즈(Nature Materials)’에 게재됐다. 풍부한 자연계 부존량 때문에 신재생 에너지원으로 주목받고 있는 수소는 ‘저장밀도’가 낮다는 점이 에너지원 상용화에 가장 큰 걸림돌이 되고 있다. 가령, 수소연료전지 자동차에 일반 내연기관 차량 만큼의 항속거리를 내려면 기체상태로 저장할 경우 일반 승용차 트렁크에 준하는 부피의 탱크를 장착해야 한다는 난점이 있는 것이다. 액상으로 저장하는 방법 역시 수소 액화에 필요한 초저온 냉각과 압축에 소비되는 에너지가 만만치 않아 현행 방법으로는 ‘친환경’으로 분류하기 힘들다. 이번 연구는 이른바 ‘고형 저장법’으로 분류되는 방법이다. 수소를 고체화하는 것이 아니라 특정 고체의 표면에 수소를 결합시켜 저장하는 방식이다. 수소와의 결합력이 뛰어난 마그네슘이 주목받고 있으나 이 역시 수소저장 및 사용시 고온·고압이 필요하고 공기에 노출되면 저장체에 산화막이 현성돼 수소 저장능력이 크게 떨어지는 단점이 지적돼 왔다. 문 교수팀은 우선 마그네슘 저장체를 나노사이즈 분말 형태로 가공해 수소연료전지의 통상 작동 환경인 200~300℃ 온도에서도 저장과 사용이 가능하도록 했다. 저장체 산화 문제는 고분자 코팅으로 대응했다. 수소를 통과시키면서도 산소와 수분은 차단하는 선택적 투과능력을 가진 고분자를 마그네슘 분말에 코팅함으로써 질량 대비 6%의 양호한 저장능력을 확보한 것으로 전해졋다. 이는 현재 기술 단계에서는 세계 최고수준의 수치. 연구팀은 기존 기체 저장방식에 비해 부피를 1/2가량 줄일 수 있는 데다 기상 및 액상 저장에 비해 폭발 등의 위험도 낮다는 점에서 의미가 크다고 설명했다.