층층이 쌓여 있는 2차원 다공성 물질의 층 사이에 층 간 거리를 떨어뜨려 줄 수 있는 기둥 분자를 도입함으로써 수소 저장 용량이 질량 면이나 부피 면에서 조화를 이루는 새로운 다공성 재료가 형성된다.

교육과학기술부(장관 이주호)는 ’21세기프론티어 고효율 수소에너지사업단(사업단장 김종원)의 지원을 받은 (주)인실리코텍 중앙연구소 최승훈 박사 연구팀이 수소자동차에 사용 가능한 다공성 수소저장 신물질 개발에 성공하였다고 밝혔다.

수소는 기체라는 속성상 부피가 크다는 문제점이 있어, 현재 수소를 연료로 하는 자동차나 모바일 장치에는 부피를 줄이기 위해 고압의 수소탱크가 이용되고 있다.

그러나 이러한 방식은 탱크의 부피가 여전히 크고, 문제 발생 시 큰 사고의 위험을 안고 있기 때문에 현재는 표면적이 넓고 구멍이 있는 물질에 수소를 저장하여 활용하는 연구가 진행 중이다.

그간의 연구결과 저장물질의 질량을 줄이는 데는 성과가 있었으나 여전히 부피를 줄이는 데에는 한계가 있어 자동차와 같은 모바일 장치에 적용하기에는 어려움이 있었다.

하지만 연구팀은 층층이 쌓여있는 2차원 다공성 물질의 층 사이에 층간 간격을 유지하고 지탱하는 기둥 역할을 하는 분자를 넣음으로써 질량과 부피를 동시에 줄여, 보다 가볍고 안전한 수소 저장 물질 개발에 성공하였다.

기존의 다공성 물질의 질량 저장밀도(총 질량 중 수소의 비율)는 10wt%, 부피저장밀도(단위 부피에 저장 가능한 수소의 질량)는 40g/L 미만 이었으나, 연구팀이 개발한 물질의 질량저장밀도는 10wt%, 부피저장밀도는 61.7g/L로, 자동차에 적용되는 수소저장물질의 조건에 거의 근접하였다.

참고로, 미국 에너지성이 제시한 자동차에 적용되는 수소저장물질의 기준은 7.5wt%, 70.0g/L이다.

최 박사는 “이번 연구 결과는 수소 저장 물질의 산업화를 한 단계 앞당긴 것으로 무공해 자동차 에너지원으로 집중 연구되고 있는 연료전지 개발 소재로 활용이 기대된다.”고 설명했다.

연구결과는 미국 화학학회에서 발간하는 Journal of Physical Chemistry C 160권 1호(2012.1.12.)에 게재되었으며 한국 및 미국에 특허 출원 중이다.