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MOF 및 COF 내 수소저장 이론 및 시뮬레이션

전문가 제언: ○ 우리나라는 녹색기술을 국가의 차세대 성장 동력으로 정하고, 이를 지원하기 위한 법적 제도적 장치를 마련하여 이 분야 연구 개발에 국가적 지원을 대폭 확대하고 있는 실정이다.

○ 청정에너지를 지향하는 현대 사회에서 수소저장기술은 수소제조와 함께 가장 중요한 기술로 등장하고 있는 비교적 새로운 분야이다. 수소는 청정할 뿐만 아니라 높은 현재 에너지원으로 주로 사용되는 화석연료들보다도 훨씬 높은 에너지밀도를 갖는다는 점에서 관심의 대상이 되고 있으나, 역설적으로 이의 대단히 높은 발열성 때문에 이를 저장하고 운송하는 데 극히 위험한 물질로 분류되고 있다.

○ 자동차의 내연기관을 대체하기 위해서 활발하게 개발되고 있는 연료전지의 연료로 수소를 사용하기 위해서는 수소를 안전하면서도 오일과 버금가게 신속하게 충전하고 사용할 수 있어야 하는데, 현재 주로 이용되는 고압저장이나 액화수소는 안전이나 경제성에 근본적인 문제를 안고 있다. 때문에 미국 에너지부를 중심으로 수소를 고체물질 내에 흡착시키거나, 또는 금속수소화물과 같이 안전한 화합물의 형태로 저장하고 이를 탈착시키는 방법이 매우 활발하게 연구되고는 있지만, 아직 에너지부가 설정한 목표를 달성하지 못하고 있는 실정이다.

○ 다른 모든 과학 분야와 마찬가지로 컴퓨터 시뮬레이션 방법이 수소저장물질의 저장용량, 수소의 확산계수 및 고밀도로 수소를 저장할 수 있는 신물질 설계에 이용되고 있다. 이 글은 California Institute of Technology의 W. A. Goddard 교수 그룹이 금속-유기물 골격(MOF) 및 공유결합－ 유기물 골격 내 수소저장과 관련된 컴퓨터 시뮬레이션 연구동향을 최근의 연구논문들을 중심으로 심도 있게 조사한 리뷰를 필자가 요약한 것이다.

○ 우리나라도 신물질 설계를 중심으로 ab initio 시뮬레이션 연구가 한국과학기술원, 숭실대학교 및 국방과학연구소에서 활발하게 이루어지고 있기 때문에 수소저장용량을 획기적으로 증가시킬 수 있는 연구결과를 기대해 본다.

저자: Sang Soo Han, et al.
자료유형: 학술정보