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수소 에너지 시대의 핵심기술 : 수소 저장 재료의 현황과 전망

전문가 제언: □ 1986년 독일의 SWB 프로젝트로 시작된, 수소에너지 기술 개발의 국제적 동향은, 기존 기술 활용에 의한 실용시스템 구축으로, 현장문제 해결을 시도하며, 환경친화적인 수소 자동차의 개발 도입에 적극적이며, 국가·주정부 등의 공공기관이 적극적으로 개발을 지원하며, 수소의 공급원은 중·단기는 물 전해, 천연가스 개질, 바이오 가스화 등이며, 장기적(미국 2050년)으로는 재생 가능 에너지의 이용에 의한 대량 공급이다.

□ 2004년 4월 일본의 Yano경제연구소는 수소 엔진 자동차 보급이 FCV보다 먼저 확대되며, 2010년 누계로 4만대 예측을 했다.

□ 수소 자동차 보급의 핵심인 수소 저장기술 중, 효율적 수소저장합금에는 Mg, Ti 및 희토류 금속과 합금이 있다. Mg 수소화물은 수소함량이 7.6%로 크고, 가벼워 이동용으로는 유리하지만 수소 방출 온도가 높고(287℃ 해리압 1atm), 반응 속도가 느리다. 5~10%의 Ni나 Cu 첨가로 수소화가 용이하지만 수소의 함량이 저하한다. TiFe는 가격이 저렴하고 실온에서 수소의 해리압도 수 기압으로 실용화의 가능성이 크지만 활성화가 어렵다. LaNi5는 우수한 수소의 흡수방출 특성으로 가장 유망하나 가격이 비싸다. 때문에 La 대신에 가격이 저렴한 희토류 금속의 혼합물인 Misch metal을 이용한 MmNi5 및 MmCo5 등의 합금이 개발되어, 일본 등에서 이미 상용화 되었다.

□ 미국 Brookhaven연구소는, Ti가 titanium aluminide로 sodium alanate 표면상에 존재하는 것을 확인했으며, 고에너지 X-선 조사로 염화티타늄이 sodium alanate와 반응하여 titanium aluminide 형성을 규명하여, sodium alanate 시스템의 고성능 촉매 개발과 수소의 방출과 재흡수에 필요한 과도한 고온·고압 요건 때문에 현재 실용적이지 못한 에너지 저장 소재들에 대한 도핑 물질들을 찾아낼 것으로 기대된다고, 2004년 7월 19일자 Applied Physics Letters가 발표했다.

□ 수소 저장합금은 활성화가 용이하며, 수소 저장능력이 크고, 수소의 흡수 방출속도가 크며, 적합한 생성열, 수소 흡수 방출과정에서 평탄압력을 나타내는 plateau 영역이 크고, 그 경사도가 작으며, 반복적인 흡수 저장에 열화되지 않고, 가격이 저렴해야 한다.

저자: AKIBA Etsuo
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