화학연, 안전한 수소 대용량 저장·운송 기술 개발

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다량의 수소를 안전하게 저장하고 옮기는 기술이 국산화됐다.

한국화학연구원(원장 김성수)는 박지훈 탄소자원화연구소 박사팀이 서영웅 한양대 교수팀, 한정우 포광공대 교수팀과 공동으로 수소저장체기술(LOHC)의 핵심이 되는 액체 물질을 국산화하는데 성공했다고 20일 밝혔다.

연구팀이 개발한 액상 유기물 수소 저장체와 수소 저장·공급 반응 촉매 화학 공정.
<연구팀이 개발한 액상 유기물 수소 저장체와 수소 저장·공급 반응 촉매 화학 공정.>

수소는 주요 에너지원으로 주목받고 있지만 저장·운송이 쉽지 않다. 주로 초고압으로 압축해 저장하는데, 운송 과정에서 폭발 위험성이 크다.

문제 해결 방법으로 떠오른 기술이 촉매 수소화 반응을 이용해 수소를 특수한 액체 화합물과 결합시키는 신개념 저장 기술인 LOHC다. 수소를 안정화 해 폭발 위험을 원천 차단하고, 탈수소화 반응으로 다시 수소를 분리해 사용하는 방식이다. 독일과 일본 기업이 관련 기술을 개발해 상용화를 준비하고 있다.

연구팀은 기존보다 성능이 좋은 수소 저장용 액체 물질 'MBP'를 개발했다. 독일 및 일본 기업의 물질은 270도가 넘는 열을 가해야 수소를 분리할 수 있다. 반면에 MBP는 230도에도 수소 분리가 가능하다. 질소 원자를 포함한 고리형 화합물을 MBP에 첨가, 성능을 높였다. 이 화합물은 원상태로 돌아가려는 성질이 강해, 탈수소화 반응을 촉진시킨다. 이 결과 수소를 2배 이상 빠른 속도로 공급하고, 분리 공정비용도 낮출 수 있다.

연구결과가 수록된 켐서스켐 저널 메인 표지
<연구결과가 수록된 켐서스켐 저널 메인 표지>

MBP에 적합한 촉매 제조기술도 함께 개발했다. 기존에는 수소화 반응에는 루테늄계 촉매를, 탈수소화 반응에는 백금 촉매를 이용한다. 연구팀은 탈수소화 반응에 새로운 팔라듐계 촉매를 적용해 반응성을 높였다.

연구팀은 현재 파일럿 규모의 관련 수소 저장체 제조 공정, 수소 저장·공급 시스템 개발을 진행하고 있다. 기술 상용화 및 대량 생산화가 목표다.

박지훈 박사는 “전 세계에서 일부 연구팀만 보유한 수소 저장체 및 촉매 기술을 독자 확보하는데 성공했다”면서 “상용화 및 대양 생산 공정에도 박차를 가할 것”이라고 말했다.

대전=김영준기자 kyj85@etnews.com