국내 연구진이 수소를 가스 하이드레이트에 저장할 수 있는 신기술을 개발했다.
포항공과대(포스텍)는 화학공학과 이건홍 교수, 이보람 연구교수팀이 울산과학기술원(유니스트), 한국생산기술연구원, 미국 콜로라도광업대학 연구팀과 함께 낮은 압력조건에서 가스 하이드레이트 내부에 많은 양의 수소를 저장하는 기술을 개발했다고 12월27일 밝혔다.
수소는 석유와 달리 지구 어디에서나 얻을 수 있고 연소할 때 미세먼지 등 공해물질을 거의 배출하지 않아 청정에너지로 주목받고 있으며, 최근에는 수소자동차 보급으로 수소를 에너지원으로 활용하기 위한 다양한 기술이 도입되고 있다.
그러나 수소는 현존하는 가장 가벼운 기체로 끓는점이 영하 250℃를 넘을 정도로 극저온이라 새어나가기 쉽고 저장하기 어렵다.
가스 하이드레이트는 얼음과 비슷한 결정구조를 갖고 있지만 내부에 연소가스가 저장돼 불타는 얼음으로 불리는 고체물질이며 속에 저장하려는 가스 종류에 따라 하이드레이트를 형성하는 압력과 온도가 결정된다.
수소처럼 크기가 작은 가스를 저장하려면 1000기압이 필요하고 열역학적 촉진제를 사용해야 100기압 정도에서 수소 하이드레이트를 안정화할 수 있는 것으로 알려졌다.
다만, 촉진제를 사용하면 하이드레이트 내부에 촉진제가 가스보다 먼저 저장돼 가스 저장공간이 줄어들기 때문에 수소 저장매체로서 실용성이 떨어진다는 평가를 받았다.
연구팀은 해당 한계를 극복하기 위해 준안정성 거동을 응용해 가스하이드레이트의 자기보존 효과를 정밀하게 조절했다.
준안정성은 바닥상태보다 에너지가 높은 상태로 오랫동안 변하지 않고 유지되는 것을 가리키며, 연구팀은 5기압 정도에서 수소와 질소를 하이드레이트 안에 저장할 수 있는 결과를 얻은 것으로 알려졌다.
또 10기압으로 올리자 가스 저장량이 기존의 6.2배까지 올라간 것으로 확인됐다.
제1저자인 이보람 연구교수는 “해수 담수화 등 가스 하이드레이트 특성을 활용한 여러 연구가 진행되고 있는데 준안정성 거동을 활용한 연구를 더 진행하면 수소와 같은 가스 저장매체로서 가스 하이드레이트를 활용하는 새로운 틀이 나올 것으로 본다”고 강조했다. (K)