국내 연구진이 자동차나 드론 등에 활용할 수 있는 수소저장장치를 개발하는 데 필요한 원리를 규명했다.과학기술정보통신부는 한상수 한국과학기술연구원(KIST) 박사팀이 수소저장장치의 수소 방출 온도(작동온도)를 낮추는 화학반응을 알아냈다고 21일 밝혔다.
친환경 에너지원인 수소에너지를 이용하려면, 수소연료전지처럼 수소를 저장하는 장치가 필수적이다.
이런 장치 소재로 '암모니아보레인'(NH₃BH₃)이 저장성 측면에서 뛰어나지만, 작동온도가 200℃에 달한다는 단점이 있다.연료전지에 쓰려면 작동온도가 80℃ 정도가 돼야 한다.
암모니아보레인의 작동온도를 낮추고자, 현재 염화철(FeCl₂)이나 염화망간(MnCl₂) 등의 촉매를 넣는 법이 고안됐지만 이런 촉매가 어떻게 작동온도를 낮추는지, 자세한 과정은 베일에 싸여 있었다.
연구진은 이번 연구에서 촉매의 Fe(철), Mn(망간) 같은 금속 원자가 암모니아보레인과 화학반응을 해 수소 방출 반응을 용이하게 만든다는 것을 계산을 통해 밝혀냈다.지금껏 탄소가 포함된 소재만 이런 반응을 한다고 알려졌는데, 탄소가 없는 암모니아보레인 같은 물질도 유사한 반응을 할 수 있음을 입증한 것이다.
이번 연구 성과는 화학반응의 영역을 확장했다는 평가를 받는다.
한상수 박사는 "수소저장 물질의 촉매 반응 메커니즘을 규명해 더 우수한 성능을 갖는 소재 개발의 기반을 제시했다"고 연구의 의의를 전했다.이번 연구는 과기정통부 미래소재디스커버리사업의 지원으로 수행했으며 연구결과는 미국 국립과학원회보(PNAS) 12일 자에 실렸다.