수소사회 진입… 수소기술 상용화 이바지 기대

가스 저장·촉매·에너지 저장 등 다양한 분야 활용 가능성

▲미래유망 수소기술 인재양성연구단 기념사진. 

본교 박수진 화학과 교수가 이끄는 미래유망 수소기술 인재양성연구단이 고용량 수소저장용 흑연질 탄소 소재를 개발했다.

박수진 교수 연구팀은 기존 Hummers 습식공정(강산과 과산화수소를 통한 함침공정)이 아닌 기계적 밀링(쇠구슬을 사용해 가공하는 과정)과 화학적 활성화의 혼합공정을 통해 고다공성(재료 내부에 많은 기공이 존재하는 성질) 흑연질 나노시트를 제조하는 방법을 개발했다.

해당 기술로 만든 소재는 60기압 흡·탈착조건에서 11.5 wt%(웨이트 퍼센트) 및 3.8 kWh/kg(-196°C), 2.6 wt% 및 0.87 kWh/kg(상온)의 수소저장용량을 나타냈다. 이는 미국에너지성(U.S. DOE) 고체저장방식의 목표에 근사하는 성능이다.

미래 유망 에너지인 수소를 효과적으로 활용하기 위해선 효율적인 저장 기술이 필수적이다. 고압 압축, 액화, 화학흡착, 물리흡착 등 제안 기술 중 다공성 흡착제를 사용하는 물리흡착 기술은 높은 가역성, 빠른 흡·탈착, 저비용·안정성으로 학계 관심이 크다.

이번 연구 결과가 담긴 ‘향상된 수소저장을 위한 고다공성 흑연 나노시트 생산’(Facile production of highly porous graphitic nanosheets for enhanced hydrogen storage) 제목의 논문은 화학공학 분야 상위 4%의 국제 저명 학술지인 ‘케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal, IF=15.1)’에 게재됐다.

교신저자인 박수진 화학과 교수는 “이번 연구는 수소 사회 진입에 있어 수소 기술 상용화에 이바지할 것으로 기대된다”며 “개발된 탄소질 다공성 나노시트의 가스 저장, 촉매, 에너지 전환·저장 등 다양한 분야로의 활용도 가능할 것”이라고 말했다.

한편, 이번 연구는 한국연구재단 기후기술인재양성 시범사업의 지원을 받아 이뤄졌다. 미래유망 수소기술 인재양성연구단은 2023년 하반기 기준 취업 13명, 진학 8명 등 2기 수료생 29명을 배출하는 등 성과도 거뒀다.