미래 에너지원인 수소를 효율적으로 저장할 수 있는 소재가 개발됐다. 수소를 고밀도로 저장해 사용 효율과 경제성을 높일 수 있을 전망이다.
유니스트(UNIST, 울산과학기술원)는 화학과 오현철 교수가 대기압에서도 수소를 고밀도로 저장할 수 있는 나노다공성 수소화붕소마그네슘 구조(Mg(BH4)2)를 보고했다고 13일 밝혔다.
수소를 저장, 운송 시 문제가 되는 낮은 수소저장용량을 고밀도 흡착기술로 개선해 대용량 수소저장이 가능하다.
오현철 교수는 “개발된 소재는 기존 수소 저장 방법과 달리 많은 양의 수소를 안전하고 효율적으로 저장할 수 있는 잠재력을 가지고 있다”고 설명했다.
미래 연료로 주목받고 있는 수소는 분자 간의 상호작용이 매우 약해 실제 사용을 위한 대용량 저장이 어려운 실정이다. 같은 부피에 압력을 700기압까지 크게 높여주거나 온도를 영하 253℃까지 낮춰 대용량 저장이 가능하나 효율이 좋지는 않다.
연구팀은 이미 수소를 함유한 고체 수소화붕소((BH4)2)와 금속 양이온 마그네슘(Mg+)으로 나노다공성 복합 수소화물인 수소화붕소마그네슘을 만들었다. 개발된 소재 안에 저장된 수소는 5개의 수소 분자가 입체적으로 정렬된 형태로 저장되고 있음을 확인했다. 수소를 고밀도로 저장할 수 있는 것이다.
보고된 소재는 기공의 부피(L)당 144g의 수소를 저장할 수 있다. 기체의 수소분자를 액체 상태로 저장하는 방식(밀도 70.8g/L)보다 2배 이상 높다. 수소 분자가 단단한 고체 상태(밀도 86g/L)보다 높은 밀도로 존재하는 것이다.
또 연구팀은 많은 양의 수소가 기공 안에 어떻게 존재할 수 있는 지에 대해 다양한 분석기법(중성자 산란법, 극저온 부피측정법, DFT계산 등)을 활용해 정확한 분자 위치 등을 밝혔다.
오현철 교수는 “수소 연료를 이용한 대중교통 수단의 활용에 있어 중요한 도전 과제인 수소저장 문제를 해결할 수 있는 가능성을 제시했다”라며 “현재 기술로는 달성하기 어려운 용적 기준의 저장 밀도를 향상시켰다”고 말했다.