포스텍 '청정에너지' 수소 대량 저장 신기술 찾았다

포스텍 '청정에너지' 수소 대량 저장 신기술 찾았다
준안정성 거동 활용해 5기압 상태서 가스 하이드레이트에 수소·질소 저장


(포항=연합뉴스) 손대성 기자 = 저장하기 어려운 기체인 수소를 가스 하이드레이트에 저장할 수 있는 신기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.
포항공과대(포스텍)는 27일 화학공학과 이건홍 교수, 이보람 연구교수팀이 울산과학기술원(유니스트), 한국생산기술연구원, 미국 콜로라도광업대학 연구팀과 함께 낮은 압력조건에서 가스 하이드레이트 내부에 많은 양의 수소를 저장하는 기술을 개발했다고 밝혔다.
수소는 석유와 달리 지구 어디에서나 얻을 수 있고 연소할 때 미세먼지 등 공해물질을 거의 배출하지 않아 청정에너지로 주목받고 있다.

특히 수소차 보급으로 수소를 에너지원으로 활용하기 위한 다양한 기술이 도입되고 있다.
그러나 수소는 현존하는 가장 가벼운 기체로 끓는 점이 영하 250도를 넘을 정도로 극저온이라 새어나가기 쉽고 저장하기 어렵다.
가스 하이드레이트는 얼음과 비슷한 결정구조를 갖고 있지만, 내부에 연소가스가 저장돼 불타는 얼음으로 불리는 고체물질이다.
속에 저장하려는 가스 종류에 따라 하이드레이트를 형성하는 압력과 온도가 결정된다.
수소처럼 크기가 작은 가스를 저장하려면 1천 기압(1t의 물질이 누르는 수준의 압력)이 필요하고 열역학적 촉진제를 사용해야 100기압 정도에서 수소 하이드레이트를 안정화할 수 있다.
촉진제를 사용하면 하이드레이트 내부에 촉진제가 가스보다 먼저 저장되기 때문에 가스 저장공간이 줄어든다.
이 때문에 수소 저장 매체로서 하이드레이트는 실용성이 떨어진다는 평가를 받았다.
연구팀은 이런 한계를 극복하기 위해 준안정성 거동을 응용해 가스하이드레이트의 자기보존 효과를 정밀하게 조절했다.
준안정성은 바닥 상태보다 에너지가 높은 상태로 오랫동안 변하지 않고 유지되는 상태다.
연구팀은 5기압 정도에서 수소와 질소를 하이드레이트 안에 저장할 수 있는 결과를 얻었다.
10기압으로 올리자 가스 저장량이 기존의 6.2배까지 올라갔다.
이 연구결과는 미국화학회가 발행하는 물리화학저널 '저널 오브 피지컬 케미스트리'를 통해 발표됐다. 2월에 출판하는 저널의 표지논문으로도 뽑혔다.
제1저자인 이보람 연구교수는 "해수 담수화 등 가스 하이드레이트 특성을 활용한 여러 연구가 진행되고 있는데 준안정성 거동을 활용한 연구를 더 진행하면 수소와 같은 가스 저장매체로서 가스 하이드레이트를 활용하는 새로운 틀이 나올 것으로 본다"고 말했다.


sds123@yna.co.kr
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