한국화학연구원 김상준·박지훈 박사, 서울대학교 한정우 교수 공동연구팀은 우수한 추출 효율은 물론 반응 속도까지 확보한 수소 저장·운송 기술을 개발했다고 26일 밝혔다.

수소는 12대 국가전략기술 중 하나로, 미래 청정 에너지원으로 주목받고 있다. 하지만 부피가 크고 폭발 위험이 높아 안전하고 효율적인 저장·운반 기술이 필수적이다. 액체 상태의 유기 화합물을 이용해 수소를 저장·운반하는 '액상 유기물 수소 운반체'(LOHC) 기술은 가장 안전한 수소 저장 기술로 꼽힌다. 액체 반응물과 고체 촉매, 기체 수소가 섞여 있는 상태에서 수소를 추출하기 위해 반응기 외부에서 열을 공급해 촉매와 반응 물질을 가열하는데, 열전달에 시간이 오래 걸리고 반응 속도가 느리다는 한계가 있다.

연구팀은 반응 용액 전체를 가열하지 않고 촉매만 직접 가열하는 방식으로 에너지 손실을 줄이고 반응 속도를 높일 수 있는 LOHC 공정을 개발했다. '전자기 유도 촉매 가열 시스템'이라 불리는 이 기술은 전자기파를 이용해 촉매 자체에서 열을 발생시키는 기술이다.

외부 가열 방식에 비해 수소를 100% 추출하는 데 걸리는 시간은 16.4배(377분→23분) 빠르고, 수소 추출 효율은 2배 이상 높다고 연구팀은 설명했다. 전자기파에 의해 효율적으로 발열되는 특수한 소재인 '티타늄 실리콘 카바이드'를 벌집 모양의 촉매 지지체로 활용, 열전달 효율을 높였다. 또 백금에 황을 첨가한 촉매를 사용, 적은 발열 에너지로도 효율적인 수소 추출이 가능하게 했다. 연구팀은 모형 수소차 실험을 통해 3초 안에 수소 발생, 11.34초 만에 수소차 시동이 가능함을 확인했다.

김상준 박사는 "화석연료를 사용하지 않고 전기를 사용해 촉매를 가열하는 탄소 중립적인 기술"이라며 "후속 연구를 통해 수소 기술 상용화를 추진하겠다"고 말했다.