[가스신문=최인영 기자] 액상수소를 저장할 최적의 물질을 찾는 방법이 나왔다. 동일한 조건에서 수소추출성능을 다각도로 분석하는 플랫폼이다.

한국과학기술연구원(KIST) 수소연료전지연구센터 김용민 박사팀은 22일 다양한 액상유기물 수소운반체(LOHC)의 수소추출성능을 분석하는 플랫폼을 개발했다고 밝혔다.

지금까지 수소운반체 후보물질은 서로 다른 조건에서 성능을 평가했기 때문에 성능을 직접 비교하기 어려웠다. 연구진은 다양한 LOHC의 추출조건을 달리하면서 반자동으로 분석하는 장치와 프로세스를 개발하는데 성공했다. 촉매농도, 반응물농도, 온도‧압력 등의 조건이 달라도 같은 조건에서 수소운반체별 수소추출성능을 빠르게 분석할 수 있게 된 것이다.

다양한 물질과 촉매의 수소추출속도 등 성능지표를 비교‧분석하면서 수소운반체와 수소추출용 촉매를 효과적으로 선별할 수 있다.

연구진은 LOHC 중 상용화 가능성이 가장 높은 물질을 선정해 수소추출 촉매반응 특성을 평가했다.

메틸시클로헥산(MCH)를 선정해 분석한 결과 수소추출 시 부산물은 적은 반면 반응속도는 가장 빠르다는 사실을 확인했다. 향후 상용화도 가능할 것으로 보고 있다.

모노벤질톨루엔(MBT)은 열전달 매체로써 상업적으로 쓰이고 있는 물질이다. 경제성뿐 아니라 반응속도, 안전성 등에서도 장점을 지니고 있다. 활용가능성이 가장 높은 물질인 것이다.

지난 2017년 KIST가 개발한 바이페닐 기반 LOHC인 BPDM의 경우 다른 LOHC보다 20% 이상 빠른 속도로 수소를 추출할 수 있었다. 수소자동차와 수소열차 등에 적용하면 유리할 것으로 예상하고 있다. 연료통의 크기가 제한된 상태에서 수소를 빠르게 추출해야 하기 때문이다.

연구진이 개발한 플랫폼은 LOHC뿐 아니라 수소추출용 촉매도 평가할 수 있다. 현재 귀금속 사용량은 줄이고, 낮은 온도에서 구동할 수 있는 국산 촉매를 개발하고 있다. 국내 기업과 협업해 개발한 촉매들의 수소추출 성능을 평가하는데 쓰이고 있다.

수소는 기체상태에서 단위부피당 저장할 수 있는 에너지가 적은 단점을 지니고 있다. 암모니아, LOHC 등 액체기반 수소운반체에 수소를 담아 운반하는 연구가 세계적으로 활발히 이뤄지고 있다. 수소를 액체형태의 운반체에 저장해 상온‧대기압에서 안전하게 운반하는 동시에 필요위치에서 수소를 추출해 사용할 수 있기 때문이다.

KIST 김용민 박사는 “LOHC 연구를 주도해 온 독일, 일본도 정량지표를 찾지 못했다”며 “우수한 수소운반체와 촉매를 채택할 수 있는 플랫폼 개발을 계기로 국제공동연구과제를 비롯한 산학연 컨소시엄 구축을 기획하고 있다”고 밝혔다.

한편 이번 연구는 과학기술정보통신부의 지원을 받아 KIST 주요사업, 과기부 수소에너지혁신기술개발사업으로 수행됐다.