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수소저장기술과 탄소계 수소저장재료

전문가 제언: ○ 수소는 2차 에너지인 전력과 기존의 기술(전기분해장치, 연료전지)을 이용함으로써 용이하게 상호변환이 가능한 연료이다. 수소는 휘발유에 비해 체적에너지 밀도가 약 1/3,000 정도이기 때문에 수소의 수송 및 저장기술이 매우 중요하다. 현재 연료전지 자동차에 수소를 에너지로 이용하려는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 자동차에 수소에너지를 사용하기 위한 탑재기술 개발은 연료전지를 개발하는 것과 다르게 자동차에 사용되는 휘발유처럼 수소연료의 공급시스템을 확립하는 것이다.

○ 수소를 이용한 에너지시스템을 구축하기 위해서는 수소를 효율적으로 ‘저장하는(머물게 하는)’ 기술의 확립이 매우 중요하다. 수소탑재시스템의 콤팩트(compact)화와 경량화를 위해 고성능 수소저장재료 개발이 요구되어 왔고 탄소계 수소저장재료에 대하여도 연구개발이 수행되어 왔다. 현재까지 탄소계 수소저장재료에 대하여 순수한 물리흡착만으로 실용화가 가능한 저장성능을 달성하는 것은 곤란하다고 밝혀졌다. 새로운 상호작용을 도입하여 저장량 향상을 추구하는 연구가 진행되고 있다.

○ 미래학자들은 2030년께 수소가 원자력과 함께 인류가 사용할 에너지 중 상당부분을 감당할 것으로 예측하고 있다. 특히 운송 분야에서 수소를 에너지원으로 도입하려는 노력이 필사적이다. 실제로 2020년에는 한국에서 수소가 연간 116만 톤, 2040년에는 606만 톤이 필요할 것으로 전망된다.

○ 수소저장방법으로는 기체, 액체, 고체 저장을 기본으로 하는 물리적 저장방법과 화학적 수소화물을 이용하는 화학적 저장방법이 있다. 그 중에서 최근 활발하게 연구 보고되고 있는 것은 나노물질(금속수화물, 탄소나노튜브, MOF, 로튬 초분자체 등)을 이용한 수소저장방법이다. 향후 연구방향은 나노물질을 포함한 고체저장과 액체를 이용한 액체저장방법이 주를 이룰 것이다.

저자: Hideyuki Takagi, Hiroaki Hatori
자료유형: 학술정보