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03.19 (화)

고압탱크 없이도 수소를 안전하게 저장·이용한다

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KIST, 암모니아 이용해 수소생산·정제 추출기 개발

파이낸셜뉴스

KIST 박용하(왼쪽) 박사와 조영석 박사가 개발한 수소추출장치를 통해 암모니아로부터 수소 생산과 동시에 정제하는 실험을 하고 있다. KIST 제공

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[파이낸셜뉴스] 고압의 저장탱크 없이도 수소를 저장하고 사용할 수 있는 기술이 개발됐다. 연구진은 탄소를 배출하지 않고 사용할 수 있는 암모니아를 주목했다. 암모니아를 분해하면 질소와 수소만 나와 친환경적이다.

한국과학기술연구원(KIST)는 수소·연료전지연구단 조영석·윤창원 박사팀이 암모니아를 수소와 질소로 분해하는 촉매와 저렴하게 생산할 수 있는 분리막 소재를 개발했다고 6일 밝혔다. 또 개발한 촉매와 분리막 소재를 이용해 암모니아에서 수소를 생산하고 동시에 분리막으로 고순도의 수소를 분리해내는 추출기를 만들었다.

이 기술은 높은 순도의 수소를 연속적으로 생산할 수 있으며 별도의 수소 정제장치 없이 연료전지와 직접 연계해 소형 전력발생장치에도 적용이 가능하다.

조영석 박사는 "수소를 저장하고 이동하려면 특수한 고압탱크를 이용하고 저장량도 부피대비 에너지밀도가 낮지만 암모니아는 저압으로도 충분히 저장하고 운반이 가능하다"고 설명했다.

현재 수소를 저장하려면 300기압 이상의 압력을 가해 액체 수소 상태로 만들어야 한다. 반면 암모니아는 8기압 정도만 사용해도 액체로 변해 수소 대비 저장방법이 용이하다. 또 암모니아는 현재 비료를 만드는데 사용해 저장하거나 운반하는 기존 인프라를 활용해 추가적인 인프라 개발 없이도 가능하다.

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KIST 연구진이 개발한 암모니아 기반 분리막 반응 수소추출 장치. KIST 제공

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연구진은 암모니아 분해 반응과 동시에 수소를 분리해 분해 반응 온도를 550℃에서 450℃까지 현저히 낮췄다. 에너지 소비를 줄임과 동시에 수소 생산 속도를 기존 기술 대비 2배 이상 높였다고 설명했다.

또 자체 개발한 저가금속 기반의 분리막을 활용해 기존의 PSA 공정 등 값비싼 분리공정 없이도 99.99% 이상의 순도를 갖는 수소를 생산할 수 있었다.

조영석 박사는 "이 기술을 기반으로 이산화탄소 배출이 없는 컴팩트한 수소 파워팩을 개발해 드론택시, 무인비행기, 선박 등의 이동수단에 적용하는 후속연구를 계획하고 있다"고 말했다.

이번 연구결과는 분리막 분야 권위지인 '저널 오브 멤브레인 사이언스' 7월 26일자로 온라인 게재됐다.

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monarch@fnnews.com 김만기 기자

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