[투데이에너지 최인영 기자] 청정에너지원 수소의 효율과 경제성을 높이는 고밀도 저장기술이 등장하면서 대용량 수소 운송의 가능성을 제시하고 있다.
UNIST(울산과학기술원)는 화학과 오현철 교수가 보통의 대기압에서도 수소를 고밀도 저장할 수 있는 나노다공성 수소화붕소마그네슘 구조(Mg(BH4)2)를 보고했다고 13일 밝혔다.
수소를 저장하거나 운송할 때 문제로 꼽히는 낮은 수소저장용량을 고밀도 흡착기술로 개선해 대용량 수소저장이 가능하다고 덧붙였다.
오현철 교수는 “개발된 소재는 기존 수소 저장 방법과 달리 많은 양의 수소를 안전하고 효율적으로 저장할 수 있는 잠재력을 지니고 있다”고 말했다.
기존에는 수소 분자간 상호작용이 약해 실제 사용을 위한 대용량 저장이 어려웠다. 같은 부피에 압력을 700기압까지 크게 높여주거나 온도를 영하 253℃까지 낮춰 대용량 저장을 할 수 있지만 효율은 충분치 않았다.
연구팀은 수소를 함유한 고체 수소화붕소((BH4)2)와 금속 양이온 마그네슘(Mg+)으로 나노다공성 복합 수소화물인 수소화붕소마그네슘을 만들었다. 개발된 소재 안에 저장된 수소는 5개의 분자가 입체적으로 정렬돼 저장되는 것을 확인했다.
보고된 소재는 기공의 부피당 144g/L의 수소를 저장할 수 있다. 기체 수소 분자를 액체 상태로 저장하는 방식(밀도 70.8g/L)보다 2배 이상 높다. 수소 분자가 단단한 고체 밀도(밀도 86g/L)보다 높은 밀도로 존재하는 셈이다.
연구팀은 많은 양의 수소가 기공 안에 어떻게 존재할 수 있는지에 대해 중성자 산란법, 극저온 부피측정법, DFT계산 등을 활용해 정확한 분자 위치를 밝혀냈다.
오현철 교수는 “수소 연료를 이용한 대중교통 수단의 활용에 있어 중요한 도전 과제인 수소저장 문제를 해결할 수 있는 가능성을 제시했다”며 “현재 기술로는 달성하기 어려운 용적 기준의 저장 밀도를 높였을 뿐 아니라 수소에너지 사용의 효율성과 경제성도 향상시킬 수 있는 중요한 발전”이라고 말했다.
이번 연구결과는 화학분야 국제학술지 네이처 화학에 지난 6일 온라인 게재됐다. 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단이 지원하는 중견연구자지원사업을 통해 수행됐다.