‘청정에너지 수소’ 안전 저장 이론적 방법 개발
‘청정에너지 수소’ 안전 저장 이론적 방법 개발
  • 조강희 기자
  • 승인 2017.02.27 09:58
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홍지상 부경대 교수 “2차원 물질 이용 문제점 해결”

홍지상 부경대 교수 “2차원 물질 이용 문제점 해결”

▲ 수소의 흡착비율이 증가하면서 흡착에너지가 서서히 감소하고 있는 것을 보여주고 있다. (그림=한국연구재단)

[한국에너지신문] 국내 연구진이 수소에너지를 안전하게 대량 저장하는 물질을 만드는 이론적 방법을 개발했다.

수소가 미래 청정에너지로 주목받고 있으나, 경제성과 안전성에 대한 논란이 있는 상태다. 이번에 개발된 기술은 이를 해결하는 기초를 마련했다는 점에서 중요한 의미가 있다.

홍지상 부경대 물리학과 교수팀은 탄소 원자(C) 2개와 질소가 결합한 2차원 물질인 ‘C₂N’을 이용해 수소에너지를 기존 물질보다 더 안전하게 대량으로 저장할 수 있는 이론적 방법을 개발했다.

연구팀은 이론 연구를 통해 탄소와 질소로 이루어진 2차원 벌집모양 구조의 C₂N 표면에 리튬(Li)을 도핑하면 리튬의 결합에너지가 매우 커서 수소가 안정적으로 흡착되고 기존 물질에서 문제가 된 리튬 뭉침 현상도 해결할 수 있다는 결론을 얻었다.

리튬은 수소를 흡착하는 역할을 하는데 탄소로만 된 그래핀 등에 리튬을 도핑하면 결합력이 약해 균일하게 분포하지 못하고 한 곳으로 뭉쳐 수소 흡착능력이 떨어지게 된다.

그러나 C₂N에 리튬을 도핑한 경우에는 리튬의 결합에너지(3∼5eV)가 매우 커 안정하고 균일하게 수소를 흡착할 수 있다. C₂N의 수소 흡착효율이 최대무게 백분율로 13%까지 향상되는 것으로 나타났다.

기존에 연구된 수소 저장물질의 경우 수소 흡착효율이 최대무게 백분율 10% 정도인 것과 비교하면 30% 포인트 이상 향상된 것이다. 또 이 물질은 저장된 수소 가운데 떼어내 사용할 수 있는 양을 나타내는 실제활용 용량값이 10% 정도로 전체 저장수소의 77% 정도를 연료로 이용할 수 있는 것으로 분석됐다.

홍지상 교수는 “이 연구는 기존 수소저장 관련 문제점을 해결, 안전하게 수소에너지를 저장할 수 있는 이론을 제시한 것”이라며 “고체 물질로 안정적인 수소저장 방안을 보인 이론을 검증하기 위한 활발한 연구를 유도할 것으로 기대한다”고 말했다.


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