▲ 연구자인 한국에너지재료 김병관 대표이사(左)와 진공유도용해로에서 생산된 티타늄계 수소저장합금.

수소에너지를 금속에 대량으로 저장·공급할 수 있는 세계 최고 수준의 기술이 국내 기업에서 개발돼 수소에너지는 물론 에너지저장분야에도 큰 영향을 미칠 전망이다.

교육과학기술부(장관 이주호)는 (주)한국에너지재료(대표 김병관) 기업부설연구소가 세계최고 수준의 수소저장합금에 대한 원천 물질특허 4건(2010년 5월10일 등록)을 통해, 수출금지품목으로 지정되어 있는 고성능 수소저장합금(Metal hydride)에 대한 대량 제조기술을 확보했다고 최근 밝혔다.

이 연구는 교과부 21세기프론티어연구개발사업인 고효율수소에너지 제조·저장·이용기술개발사업단(단장 김종원)의 지원을 받아 수행됐다.

수소저장합금이란 여러 종류의 수소친화력을 가지는 금속원소와 전이금속 등을 조합하여 결정격자 사이에 수소를 저장하고 가열이나 감압하면 수소를 방출하는 성질을 가진다.

한국에너지재료는 진공유도용해법(VIM)을 이용한 고성능 상온 상압용 티타늄계 수소저장합금 대량제조기술을 개발했다. 기존 수소저장합금은 1회 생산량 10g 수준에 불과하지만 한국에너지재료는 합금설계를 통해 상온에서 2.0wt% 이상의 최대수소저장용량을 확보했다. 즉 1㎥ 부피의 수소저장합금에 약 130kg의 순수한 수소를 상온 상압에서 안전하게 저장할 수 있다.

또한 고가의 원소인 바나듐(V)을 저가의 페로바나듐(Fe-V) 합금으로 대체함으로써 가격 경쟁력을 확보하였으며, 열처리 등의 합금특성 제어기술도 확보했다.

이번 기술수준 평가는 국제공인시험(KOLAS) 기관인 한국에너지기술연구원에서 진행하였으며, 독일의 gfe사의 시료를 직접비교 평가를 진행한 결과 세계최고 수준에 도달한 것으로 평가되고 있다.

한국에너지재료가 개발한 이 수소저장합금은 수소운송용기, 수소스테이션, 수소 분리·정제·회수, 전기자동차, 잠수함, 히트펌프 장치, 에너지저장시스템(ESS) 등 다양한 분야에 적용할 수 있다. 특히 궁극적으로는 고압압축저장기술을 대체하고 안정성을 크게 개선시켜 조기에 수소시장을 형성하는데 큰 기여를 할 것으로 기대된다.

교과부 관계자는 “이번에 개발된 수소저장합금 기술은 수소경제시대에 필요한 마지막 핵심기술”이라며 “이를 통해 ESS와 수소연료전지 보급이 확대되고 신재생에너지 이용비율도 획기적으로 향상될 것”이라고 밝혔다.

한편 한국에너지재료와 전북대학교 신소재공학부 송명엽 교수 연구팀은 공동으로 반응성기계적분쇄법을 이용해 고용량 마그네슘계 복합수소저장재료를 합성하는데도 성공했다. TGA 분석 결과 210-310℃ 구간에서 6.91 wt%의 수소저장용량을 확보한 것으로 나타났다.