제5회 중·일 수소저장세미나와 국제 수소저장포럼 2010에 참석할 기회가 있었다.
사실 수소저장의 큰 용도는 연료전지 자동차 분야로 기존 연료탱크와 비슷한 크기의 제한된 공간 안에 일정 주행거리를 갈 수 있도록 수소를 저장해야 하기 때문에 적용 기술은 부피와 무게에 제약을 가질 수밖에 없다.
현대기아자동차를 포함한 세계 대부분의 자동차회사가 2015년까지 수소연료전지자동차를 출시하겠다는 계획을 가지고 있음은 이미 잘 알려진 사실이다.
수소연료전지분야에서 지금까지 거둔 성과를 보면 정지형, 보조전원, 자동차 등 각 분야의 용도로 전 세계적으로 지금까지 7만5,000대 이상이 보급되었고 작년 한해만해도 2만4,000대 규모로 전년대비 40% 정도 증가한 것으로 발표되고 있다.
이 분야 선두주자인 미국의 경우 현재 200대 이상의 연료전지 자동차, 20대 이상의 연료전지 버스, 약 60곳의 수소충전소가 운용중이다.
수소연료전지기술은 연료원을 다양화할 수 있도록 해주고 이용 효율도 높여 주므로 대기오염물질과 온실가스의 배출을 획기적으로 줄여주는 효과가 있다.
전 과정에 걸쳐 평가한 배출량(Life Cycle emission)으로 보면 천연가스로부터 수소를 생산해 이용한다 해도 휘발유 하이브리드 자동차나 휘발유 플러그인 하이브리드 자동차보다 낮은 온실가스 배출을 보여주며, 신재생에너지로 얻은 수소를 사용하면 어느 자동차보다 환경친화적이라는 결과를 나타내고 있다.
수소저장이라는 측면에서 고압, 액체, 또는 저온압축저장기술은 수소연료전지 자동차가 시장에 진입하는데 있어 당장 이용될 수 있는 기술이다.
이미 각국에서 시험운용을 통해 소비자의 요구를 충족시킬 수 있음이 보고된 바 있다. 미국의 경우 140대에 이르는 실증차량으로 누적 370만 킬로미터의 운행거리, 115톤의 수소주입 실적이 있다. 이를 통해 연료전지자동차의 효율이 내연기관자동차의 2배가 넘는 53~58%에 이르고, 평균 주행거리도 400km대에 이르며, 연료전지의 내구성도 2,500시간(12만km)이 넘는다는 분석결과를 이번 수소저장포럼에서 발표한 바 있다.
기존 기술을 이용한 수소저장 비용은 아직도 높은 수준이어서 장기적인 연구과제로 낮은 압력에서도 수소를 저장할 수 있는 소재의 개발에 집중하고 있다.
미국의 수소저장연구에는 45개 대학, 15개 연방정부의 연구기관, 13개 기업이 참여하고 있으며, 국제협력뿐만 아니라 정부 내 각 정부기관과의 협력도 강구하고 있다.
올해의 수소저장 기술에 대한 분야별 비중은 엔지니어링, 흡착제, 금속수소화물, 화학저장, 소재분석평가 등의 순서이며, 소재특성과 기술 경향으로 볼 때 아민보레인, 금속 아미도보레인, 금속착수소화물 등에 관한 연구결과가 시스템 목표에 가까이 가 있는 정도이나 사이클 특성을 감안하면 현실화되기 위해서는 더 긴 시간이 필요하다.
새로운 수소저장물질을 탐색해 내는 일은 지금도 계속 시도되고 있으며 이론적 및 실험적인 접근 방법이 상호 보완되어야 가능성이 높아진다.
구조적인 해석과 열역학적인 계산, 반응특성 등을 전산모사 방법으로 접근하면 많은 후보 물질이 나타나는데, 이중 실험적으로 확인된 것은 소수에 불과하다.
흡착을 이용하는 경우에는 상온, 상압에 가까운 조건에서 높은 저장용량과 반응특성을 갖도록 해야 시스템 비용도 낮아지고 단순화될 수 있다. 저온흡착에서는 빠른 흡방출이 가능하나, 부피저장용량이 낮고 저온이 필요하다는 게 단점이다.
수소저장재료로써 요구되는 특성에 맞으면 시스템화하고 평가하여 궁극적인 목표를 만족시킬 기술 실증과정을 거칠 필요가 있다.
기초적인 연구로 메커니즘을 이해하는 일은 시장진입에 성공할 수 있는 기술을 찾아내는 기틀이 된다. 수소저장분야의 새로운 소재연구가 가시적인 성과를 얻기에는 더 많은 시간이 필요하겠지만, 미래의 시장을 개척할 저력이 될 것이다.