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세라믹스제 수소 분리막

전문가 제언: ○ 수소는 에너지 밀도가 높아 향후 에너지원으로 그 중요성이 증가하고 있다. 석유자원의 고갈로 에너지 확보를 위하여 각종 탄화물을 이용한 수소생산에 많은 연구가 진행 중이며 특히 생산효율을 증가시키기 위한 연구가 활발하다.

○ 수소분리 프로세스는 최근에 PSA(압력스윙흡착)장치가 주로 이용되고 있으나 장치가 복잡하고 비용이 많이 들고 장치의 소형화가 어렵다. 이에 반해 막을 사용하는 수소분리는 연속처리가 가능하며 정제공정을 배제할 수 있고 에너지 효율이 우수하며 장치가 간단하여 소형화도 가능한 장점들을 가지고 있다.

○ 세라믹스 분리막의 상용화는 현재로서는 정밀여과(micro filtration), 한외여과(ultra filtration), 생화학분리(bio separation) 등과 같이 주로 액상분리에 국한되어 있다. 수소와 같은 기체분리 등에 상용화가 가능한 새로운 세라믹스 분리막의 개발이 최근에 활발하게 진행되고 있으나 만족할 만한 수준에 이르지는 못하고 있다.

○ 수소 분리막 특허를 보면 2003년부터 특허출원건수가 두드러지게 증가하고 있으며 자동차 회사나 에너지 관련 회사를 중심으로 기술개발이 이뤄지고 있다. 최근 10년간 후발주자들도 이 분야에 뛰어 들어 특허 경쟁이 점점 달아오르고 있음을 알 수 있다.

○ 일본과 미국이 선두를 이루고 있으며 일본의 경우 Mitsubishi 중공업, Toyota자동차, NGK Insulators가, 미국은 Membranane Technology 등이 주도를 이루고 있다. 한국의 특허 출원은 미진한 편이나 에너지기술연구원이 출원을 하고 있으며 특히 다공질 세라믹스 분야의 특허는 많지 않아 이 분야에서의 기술혁신이 요망되고 있다.

○ 수소 에너지는 가까운 장래에 현실화 될 것으로 예상되며 우수한 에너지의 하나인 수소의 효율적인 분리 기술 개발이 요망되고 있다. 현재까지 팔라듐계 막은 고순도 수소정제 등에 사용되는 용도 외에 실용화가 이뤄지지 못하고 있는데 앞으로 함께 연구할 과제라고 생각한다.

저자: Nagano Takayuki
자료유형: 학술정보