화학硏, 대용량 수소 안전저장·운송시대 연다
- 수소 저장용 액상 저장체 및 촉매 원천기술 개발
- 기사등록 2018-03-20 12:44:33
- 수정 2018-03-20 17:26:02
연구결과가 수록된 켐서스켐의 저널 메인 표지. 이번 개발 기술을 통해 구축 가능한 수소 사회의 모식도로 신재생 에너지, 부생가스 등에서 생성된 수소를 화학 물질 형태로 저장·운송하여 수소차에 공급하고, 저장체는 회수하여 다시 수소 저장 물질로 순환된다.
국내 연구진이 대용량 수소를 기존보다 적은 비용으로 간편하고 안전하게 저장·운송할 수 있는 기술을 개발했다.
한국화학연구원 박지훈 박사 연구팀은 한양대학교 화학공학과 서영웅 교수 연구팀 및 포항공과대학교 화학공학과 한정우 교수 연구팀과의 공동연구로, 액상 유기물 수소 저장체 기술(Liquid Organic Hydrogen Carrier)에 쓰이는 액체 물질 및 촉매 제조 원천 기술을 개발했다고 밝혔다.
최근 수소 자동차 보급이 확대되는 등 청정에너지인 수소가 주요 에너지원으로 떠오르고 있다. 그러나 현재 수소를 저장·운송하는데는 700기압 이상으로 압축하거나 영하 270℃ 이하로 액화시켜야하고 운반 과정에서 폭발의 위험이 있고, 고가의 특수 장치가 필요하다는 문제가 있다.
이를 극복하기 위해, 최근 액체 상태인 화합물에 수소를 저장·운송하는 LOHC 기술이 각광받고 있다. 이 기술을 활용하면 특수한 용기 없이 충전된 수소를 기존 인프라를 이용해 오랜 시간 저장할 수 있고, 더불어 안전하게 운송할 수 있다. 독일, 일본의 글로벌 기업 하이드로지니어스(Hydrogenious)社, 치요다(Chiyoda)社는 최근 이 기술에 주목해 수소 운송·충전소·ESS(에너지 저장 시스템) 등의 상용화를 준비하고 있다.
이에 연구팀은 LOHC 관련 새로운 액체 및 촉매 제조 기술, 그리고 공정 전체를 한국 독자 기술력으로 개발했다. 연구팀은 새로운 액체 물질과 촉매를 개발해 저장 용량과 안정성을 기존 기술만큼 유지하면서 반응 효율을 높이고 수소 생산 비용을 줄였다. 국내 연구진은 선진기술(270℃) 대비 낮은 230℃까지 낮췄으며, 같은 조건에서 2배 이상 빠른 수소 공급이 가능하게 했다.
연구팀은 수소를 대용량으로 안전하게 저장할 수 있으면서도 탈수소화 에너지를 줄일 수 있는 화합물인 MBP를 개발했다. 또한 연구팀은 값싼 물질로 MBP을 만드는 합성법을 최초로 개발해 LOHC 기술에 적용했다.
또한 연구팀은 수소를 액체에 더하거나 빼내는 과정에서 사용하는 촉매 제조 기술도 개발했다. 수소를 액체와 반응시켜 액체 안에 저장하는 과정에서는 Ru(루테늄)계 촉매를 사용했고, 저장된 수소를 액체로부터 분리해내는 탈수소화 과정에서는 기존 Pt(백금) 촉매를 대신해 Pd(팔라듐)계 촉매를 적용했다.
연구팀은 현재 상용화까지 가능한 대량 생산 기술을 확보하기 위해 파일럿 규모의 수소 저장체 제조 공정 및 수소 저장·공급 시스템 연구를 지속하고 있다.
박지훈 박사는 “전세계에서 단 몇 개의 연구팀만 보유한 수소 저장체 및 촉매를 독자적으로 확보하게 됐다”며 “수소사회 진입의 걸림돌인 수소 저장·공급 기술 문제를 극복할 수 있도록 향후 상용화를 위한 대량 생산 공정 연구에도 박차를 가할 계획”이라고 말했다.
한편 이번 연구 성과는 지속가능한 화학 기술 분야의 권위지인 ‘ChemSusChem(캠서스캠)’의 2018년 4호 전면 표지논문(Cover Picture)으로 게재됐으며, 평가 위원이 선정하는 가장 중요 논문인 VIP(Very Important Paper)로 선정됐다.
- 기사등록 2018-03-20 12:44:33
- 수정 2018-03-20 17:26:02
