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수소저장 55% 높이는 기술 첫 개발


무공해 차세대 에너지원으로 주목받고 있는 수소의 저장 능력을 획기적으로 높일 수 있는 기술이 개발됐다. 이 기술은 차세대 휴대전화용 수소배터리나 자동차 연료용 수소저장장치로 조만간 활용될 수 있을 것으로 평가된다.

한국외국어대 화학과 채희권 교수는 “미국 미시간대 오마르 야기 교수팀과 공동으로 ‘금속-유기 골격구조’(MOF)의 수소 저장 능력을 55%가량 높일 수 있는 기반기술을 세계 최초로 개발했다”고 밝혔다. 이번 연구 결과는 ‘네이처’ 2월 5일자에 발표돼 미국 유력 일간지인 ‘뉴욕타임스’ 등에서 이례적인 관심을 받았다.

수소는 석유나 석탄과 달리 대기오염물질을 배출하지 않아 차세대 에너지원으로 알려져 있으나 저장하기가 쉽지 않다. 보통 2백7기압에서 액화시켜 용기에 저장해 왔다.

이번 연구대상인 MOF는 1999년 야기 교수팀이 처음 개발한 차세대 수소저장물질로 10기압(라이터의 가스압력)에서 상당한 양의 수소를 흡착하는 것으로 밝혀졌다. 이후 MOF의 수소 저장 능력을 높이기 위한 연구가 진행돼왔는데 MOF의 표면적을 넓히는 방법이 관건이었다. 표면적이 넓을수록 더 많은 수소분자가 붙을 수 있기 때문이다.


수소저장능력이 획기적으로 커진 다공성 물질 MOF-177의 분자 구조

2000년부터 채 교수가 야기 교수팀에 가세하면서 상황이 달라졌다. 채 교수는 “금속 고압반응기 대신 저압 유리관을 이용해 MOF 제조공정을 효과적으로 개선했다”고 말했다. 이 방법으로 얻어진 MOF-177의 표면적은 그램 당 3천m2로 기존의 2천m2보다 수소저장능력이 55%가량 높아 상용화가 가능한 수준이다.

채 교수는 “현재 미국 대기업에서 이 기술을 이용해 휴대전화용 수소 배터리를 개발중”이라고 덧붙였다.



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