상용화 위해 대량 생산기술 연구에 돌입
한국화학연구원은 수소를 기존보다 적은 비용으로 간편하고 안전하게 저장·운송할 수 있는 기술을 개발했다고 22일 밝혔다.
바로 액상 유기물 수소 저장체 기술(이하 LOHC*)에 쓰이는 액체 물질 및 촉매 제조 원천 기술이다. 이번 기술은 박지훈 박사 연구팀이 서영웅 한양대학교 화학공학과 교수 및 한정우 포항공과대학교 화학공학과 교수 연구팀과의 공동연구로 이뤄졌다.
최근 수소 자동차 보급이 확대되는 등 수소가 일상생활의 주요 에너지원으로 떠오르는 것과 관련, 수소를 활용하기 위해서는 저장과 운송이 용이해야 한다. 수소 저장·운송 기술로는 초고압으로 압축하거나 액화를 하는 기술이 주로 알려져 있다. 하지만 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. 연구팀은 바로 이 기술 분야에서 새로운 액체·촉매 제조 기술과 공정 전체를 한국 독자 기술력으로 개발했다.
연구팀이 개발한 새로운 수소 저장용 액체 물질은 'MBP'이다. 연구팀은 수소 저장 물질에 다른 원자를 추가하면 탈수소화 에너지를 줄일 수 있다는 점에 착안, 계산 화학을 통해 물질에 산소와 질소, 인 등의 원자를 추가하는 컴퓨터 시뮬레이션을 실시했다.
그 결과 수소 저장 물질에 질소 원자가 1개 포함된 고리형 화합물을 추가해 수소를 대용량으로 안전하게 저장할 수 있으면서도 탈수소화 에너지를 줄일 수 있는 화합물인 MBP를 개발에 성공했다.
또한 연구팀은 값싼 물질로 MBP을 만드는 합성법을 최초로 개발해 LOHC 기술에 적용했다.
박지훈 박사는 "수소 사회 진입의 걸림돌인 수소 저장·공급 기술 문제를 극복할 수 있는 방안을 마련했다는 점에서 큰 의미"라며 "앞으로 수소차 성능 향상 등 상용화를 위한 대량 생산 공정 연구에도 박차를 가할 계획"이라고 말했다.
이번 연구 성과는 지속가능한 화학 기술 분야의 권위지인 'ChemSusChem'의 2018년 4호 전면 표지논문(Cover Picture)으로 게재됐으며, 평가 위원이 선정하는 가장 중요 논문인 VIP(Very Important Paper)로 선정됐다.
한편 연구팀은 현재 상용화까지 가능한 대량 생산 기술을 확보하기 위해 파일럿 규모의 수소 저장체 제조 공정 및 수소 저장·공급 시스템 연구를 지속하고 있다.
