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나노 분자 틈새를 파고드는 수소


국내 연구진이 나노 재료의 층간 간격을 조절해 수소 저장 효율을 높이는데 성공했다.

한국기초과학지원연구원 김해진 박사팀은 수소를 저장할 수 있는 나노 재료의 층간 간격을 조절해 저장능력을 향상시키는 실증실험에 성공했다고 28일 밝혔다.

청정에너지원으로 주목받고 있는 수소는 부피가 커 수소연료자동차에 이용하기 위해서는 작고 가벼운 저장장치에 담아야 한다. 현재는 수소를 고압으로 압축해 저장하는 방식이 주류를 이루고 있는데, 부피가 크고 수소를 압축시키는 과정에서 폭발위험이 크다는 단점이 있다.

이런 단점을 보완하기 위해 나노 물질 사이에 수소 분자를 물리적으로 흡착시키는 기술이 연구되고 있다. 이 기술을 사용하면 100bar 이하의 낮은 압력에서도 수소를 안전하게 저장할 수 있다.

핵심은 저장 효율이 가장 높은 나노 물질 층간 간격을 찾는 것. 선행 연구를 통해 층간 간격이 0.5~0.7nm 일 때 수소저장 효율이 최대가 된다는 결론을 얻었지만, 실험으로 증명된 적은 없었다.

김 박사팀은 그래핀에 산소를 포함한 유기물질(-OH, -O-, -OOH)이 붙어 있는 산화그래핀을 활용하면 그래핀 층 사이에 수소분자를 저장할 수 있다는 점에 착안했다. 연구진은 간단한 열처리로 산화그래핀 층간에 존재하는 물분자와 기능성 물질들을 제거하고 층간 간격이 0.6~0.65nm가 될 때 수소 저장 효율가 최대치를 보인다는 점을 증명했다.

이번 연구결과는 영국왕립화학회지인 ‘피지컬 케미스트리 케미컬 피직스(Physical Chemistry Chemical Physics)’ 1월호에 게재됐고, 국내 특허 출원이 완료됐다.

 

 

 



김윤미 기자 ymkim@donga.com



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