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'수소' 저장해 장거리 운반... '국내 최초' - 토목신문
"상온에서 안정한 액체인 '바이페닐'을 이용해 수소를 저장하고, 필요하면 마음대로 재방출할 수 있는 기술을 국내에서 최초로 개발했습니다. 이를 이용해 수소저장·방출 시스템을 구축하고 실증에도 성공했죠."
윤창원 한국과학기술연구원(KIST) 수소연료전지연구단 단장이 지난 29일 서울 성북구 본원 연구실에서 진행된 한국과학기자협회 세미나를 통해 '수소저장·방출 시스템'을 선보였다. 이는 수소를 대용량으로 저장하고 장거리를 이동하는 동안 안정적인 상태를 유지할 수 있도록 액상 유기화학물을 '수소운반체'(LOHC)로 활용하는 기술이다.
차세대 에너지원으로 수소가 떠오르면서 수소를 안정적인 상태로 운송, 저장하는 기술이 주목받고 있다. 수소는 낮은 부피대비 수소저장밀도를 가져 대용량 저장과 장거리 운송에는 한계가 많았다. 이에 LOHC는 수소화반응(수소저장)과 탈수소화반응(수소방출)을 몇번이고 반복할 수 있어 경제적인 수소 저장 방식으로 꼽혔다.
윤 단장 연구팀이 개발한 LOHC는 상용 화합물인 '바이페닐'과 '디페닐메탄'을 3.5대 6.5의 비율로 섞은 액체다. 150℃, 50기압에 루테늄 촉매를 사용해 수소를 저장하고, 300℃ 상압에서 팔라듐 촉매를 사용하면 수소를 방출할 수 있다. 연구진이 개발한 LOHC는 안정성이 높아 반복적인 수소 저장과 재방출이 가능하다. LOHC 1kg당 60g의 수소까지 저장이 가능하다.
윤 단장은 "우리 연구진이 개발한 LOHC는 일본 치요다화공건설이 개발한 '톨루엔 메틸시클로헥산'을 이용한 LOHC의 수소 저장용량보다 월등하게 뛰어나다"고 강조했다. 일본 연구진 LOHC는 1kg당 47g의 수소까지 저장이 가능하다.
윤 단장은 LOHC 방식 외에도 안정적으로 수소를 저장, 이송할 수 있는 기술은 다양하게 연구돼야 한다고도 강조했다. 윤 단장은 "일반적으로 독성이 있는 것으로 알려진 개미산(HCOOH)과 암모니아(NH₃)를 통해 수소저장, 방출하는 방식도 우리 연구소에서 연구하고 있다"면서 "중동, 미국, 남미 등 세계적으로 다양한 방식의 수소 공급망 구축이 이뤄지고 있기 때문에 모든 방식에 대비해야 할 필요가 있기 때문"이라고 설명했다.
이산화탄소의 수소화 반응을 통해 개미산 형태로 수소를 저장하는 방법은 필요 시 개미산에 저장된 수소를 촉매를 사용해 방출할 수 있다. 추가적으로 이산화탄소를 배출하지 않는 다는 단점이 있다. 암모니아를 통해 수소를 개발하는 기술은 최근 호주에서 자동차 연료로도 사용하는 데 성공해 주목받고 있다. 개미산과 암모니아를 통한 수소 저장, 이송 방식도 KIST에서 연구 중에 있다.
이날 KIST 연구진은 수소경제에 대한 정부의 꾸준한 투자에 대해 강조하기도 했다. 한종희 KIST 청정신기술연구소 소장은 "수소 경제가 허구라는 비판은 사실이 아니다"라면서 "최근 4년간 미국, 일본, 독일 등 수소경제에 대한 투자가 확연히 늘고 있고, 우리나라도 그에 발맞춘 투자가 지속적으로 꾸준하게 이뤄져야 할 필요가 있다"고 강조했다.
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