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탄소 및 다공성 재료를 이용한 수소 저장

전문가 제언: ○ 수소의 저장체로는 계면활성제와 템플릿(Template)을 이용한 다양한 무기물 나노구조의 물체 이외에도 무기물 금속나노구조물, 나노튜브, 나노막대, 나노입자 등 다양한 방법들이 있다. 또한 계면활성제의 종류, 계면활성제의 분자길이와 반응온도 등의 조절을 통해서도 수소흡착 량을 향상시킬 수 있다. 수소연료전지자동차의 실용화를 위해 해결해야 할 과제 중 하나는 자동차의 한정된 공간에 더 많은 수소를 저장하는 것이며 한번 수소를 충전하여 500km 이상 주행할 수 있도록 하는 것이다.

○ 이를 위해서는 현재 사용되고 있는 수소가스를 압축하여 저장하는 방법 이외에 다른 저장방법들이 연구되고 있다. 일반적으로 가스의 흡착은 상온에서는 잘 이루어지지 않는데 이것은 흡착에너지가 작기 때문이다. 효율적인 흡착을 위해서는 온도를 저온으로 낮추어야 한다. 탄소나노혼(carbon nanohorn)은 탄소나노튜브의 일종으로 탄소나노튜브보다 수소-탄소 결합이 훨씬 더 안정적이다. 또한 수소를 금속재료에 흡착하여 저장하는 방법이 있으나 아직까지는 비용이 너무 높은 것이 문제이다.

○ 그러나 다공성 재료에 수소를 흡착하면 흡착된 수소를 회수하는데 효율적일 뿐만 아니라 비용이 저렴하다. 또한 수소 저장 및 배출과정에서 재료의 재활성화나 재생산이 필요 없다. 특히 다공성 재료 중에서 질량이 작고 흡착력이 높은 탄소를 기본으로 제조되는 탄소나노튜브와 탄소나노혼이 수소 저장에 대단히 우수한 것으로 알려져 있다.

○ 수소를 안전하게 저장하는 문제만 해결된다면 화석연료의 이상적인 대체에너지가 될 수 있다. 다공성 재료는 이러한 가능성을 구체화하는데 가장 유망한 방안이 되고 있다. 따라서 수소 저장을 위한 재료 연구는 세계적으로 많은 연구들이 다양하게 전개되고 있는데 우리나라의 경우도 수소 저장의 안정성이 입증된 탄소나노튜브 또는 탄소나노혼을 중심으로 제조원가를 줄이기 위한 연구를 대학 및 연구기관 등에서 활발하게 있다.

저자: Hideyuki Takagi
자료유형: 학술정보