수소화합물을 형성하는 금속에 수소를 접촉시키면 수소분자는 금속표면에 흡착된다.
그 중 일부는 수소원자로 분해되어 금속결정격자 내부의 격자간 위치라고 하는 틈새로 침입한다.

금속 속에 흡수되는 수소의 갯수는 어떤 일정한 값에서 포화된다. 그러나 수소압을 올려주면 수소원자는 금속 안으로 계속 침입해 결국 전체가 금속수소화합물로 바뀌는데 이것이 수소저장합금이다.

수소저장합금이 많은 양의 수소를 저장할 수 있는 것은 원자가 꽉 들어찬 상태인 결정의 틈새로 수소가 끼어 들어가기 때문이다.
금속결정 속에는 수소를 흡수할 수 있는 격자간위치가 많이 존재하고 있는데, 수소저장합금의 경우는 금속원자수의 1∼2배 정도의 수소원자를 흡수할 수 있다.

이렇게 수소를 저장하는 방법에 비해 부피로 따지면 수소밀도를 매우 촘촘하게 만들 수 있으나 무게로 따지면 금속이 무겁기 때문에 중량비는 상당히 낮아지게 된다.
그러나 수소의 중량당 에너지의 밀도는 매우 높아 에너지 저장법으로서는 매우 유용하다. 금속과 수소의 반응에서 수소가스의 압력과 온도에 따라 흡수 또는 방출이 진행된다.

수소가스의 압력이 평형압력보다 높으면 반응은 흡수쪽으로 진행되고 반대로 그보다 낮으면 방출된다.
이와 동시에 발열 또는 흡열현상이 생기는 데, 흡수할 경우에는 발열하고 방출할 때는 흡열이 일어난다. 그러므로 흡열과 방열을 되풀이할 수 있는 에너지 변환장치로서도 이용할 수 있다.

현재 저장할 수 있는 수소의 양보다 금속 무게가 너무 무거운 단점을 보완하기 위해 높은 저장 효율을 가지면서도 가벼운 금속을 찾기 위해 노력 중이라고 한다.
이에 대한 대안으로 일련의 과학자들은 탄소나노튜브 등에 눈을 돌리고 있기도 하다.

최근 KAIST 이 흔 교수팀은 얼음을 이용한 수소저장 방법을 개발해 세계를 놀라게 했다.
물에 미량의 용매를 첨가한 후 얼리면 얼음 속에 나노 크기의 축구공 같은 공간이 마련되는데 바로 이 곳에 수소 가스를 안정적으로 저장해 놓는 전혀 새로운 개념의 수소 저장 원천기술을 개발한 것이다. 

남수정 기자 다른기사 보기