KITECH

저압에서도 안전한 고체수소 저장 시스템 개발  

- 생기원, 고체수소 원천 성분계 개발해 수소저장합금 300kg 구현

- ㈜하이드로켐과 실증 통해 고체수소 저장 모듈 시스템 제조

□ 수소는 에너지 밀도가 낮아 기체 상태로 운송할 경우 효율이 떨어지기 때문에 고압으로 압축한 뒤 튜브 트레일러로 옮기는 고압수소 방식이 가장 흔히 쓰인다.

ㅇ 그러나 고압수소 방식으로 운송할 수 있는 수소의 양 역시 제한적인데다 안전문제가 발생하고 있어 보다 효율적인 저장기술이 요구되고 있다.

ㅇ 고체수소 저장기술은 고압 수소 대비 낮은 압력에서도 높은 부피 저장 밀도를 갖는 장점이 있으나, 합금 조성 설계, 흡착·방출 성능 최적화 기술 개발에 어려움이 따른다.

□ 한국생산기술연구원(원장 이상목, 이하 생기원) 기능성소재부품그룹 박형기·나태욱 수석연구원 공동 연구팀이 수소저장합금 원천 성분계를 개발하고, 개발된 소재를 활용해 고체수소 저장 모듈을 제조하는 데 성공했다.

ㅇ 수소저장합금은 수소를 흡수하여 고체 상태로 저장할 수 있는 소재로, 시스템 기준 1㎥ 당 약 50㎏의 수소 저장이 가능한 부피저장밀도를 갖고 있다.

* 부피저장밀도 : 단위 부피당 수소저장량을 뜻하며 시스템 기준으로 액화수소는 60㎏/㎥, 200기압의 고압수소는 15㎏/㎥의 부피저장밀도를 가짐

ㅇ 연구팀은 수소저장합금의 수소 흡·방출 압력을 사용처에 따라 정밀하게 제어하는 방식으로 최적의 합금 성분계를 설계하는 플랫폼 기술을 개발했다.

ㅇ 이를 통해 설계된 합금은 10기압 이하의 저압에서도 별도의 압축이나 냉각 없이 상온에서 수소를 저장할 수 있다.

□ 연구팀은 개발된 소재 및 시스템 실증을 위해 ㈜하이드로켐과 협력하여 수소저장합금 300㎏이 장입된 고체수소 저장 모듈을 개발했다.

ㅇ ㈜하이드로켐은 수소 관련 소재 및 촉매 제조 전문기업으로, 수소 센서와 수소 제거 장치를 연계해 고체수소 저장 모듈을 제조하는 데 성공했다.

ㅇ 개발된 모듈은 별도의 압축이나 냉각 없이 10기압 이하의 환경에서 수소 5.6㎏ 저장이 가능해 액화수소와 유사한 저장 밀도를 구현했으며, 충전과 방출 과정에서도 안정성을 확보할 수 있도록 설계되었다.

□ 박형기 수석연구원은 “개발된 성과를 기반으로 ㈜하이드로켐과 협력해 고체수소 저장 모듈을 대형화하는 후속 연구를 추진 중”이라고 말하며 “도심이나 발전소 등에서 대량의 수소를 안전하게 저장할 수 있는 핵심기술을 개발할 계획”이라고 밝혔다.

ㅇ ㈜하이드로켐 서병한 대표는 “고체수소저장 모듈 대형화에 적합한 수소 센서와 수소 안전장치를 개발하고, 수소 저장합금의 재생 및 내구성 향상을 위해 생기원과 긴밀히 협력할 계획”이라고 밝혔다.