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GIST 공동연구팀, 세계 최초 저압 수소저장기술 개발

90기압 이하 수소·천연가스 혼합 하이드레이트 이용
천연가스 배관망 통한 저비용 수소 이송 가능



[월간수소경제 여이레 기자] 12일 광주과학기술원(GIST·총장 김기선)은 박영준 지구·환경공학부 교수와 이재우 한국과학기술원(KAIST) 교수가 공동연구를 통해 세계 최초로 90기압 이하 낮은 압력에서 친환경 물과 천연가스를 이용한 수소 저장 원천기술을 개발했다고 전했다.

 

수소전기차의 연료로 사용되는 수소는 수소생산 시설에서 이송돼 도심 곳곳 수소충전소에 우선 저장된 뒤 수소전기차에 주입된다. 이때 단위 부피당 매우 낮은 에너지 밀도를 가지는 수소의 특성 때문에 수소충전소 저장을 위해 수백기압 이상의 고압 압축이 필요하다. 따라서 경제성 있는 에너지저장 밀도를 유지하는 동시에 저장 압력을 획기적으로 낮춰 안정성을 확보하는 수소저장 기술 확보가 중요한 기술적 요인으로 여겨져 왔다.

 


공동연구팀은 친환경 소재인 물을 이용해 물분자 고체 수화물 가스 하이드레이트를 형성하고 여기에 천연가스(메탄 및 에탄)와 함께 수소를 주입함으로써 이번 원천기술을 확보했다. 천연가스가 열역학적 형성 촉진제로 작용해 수소저장 압력을 90기압까지 낮출 뿐만 아니라 수소에너지 저장 밀도를 획기적으로 개선하는 역할을 하는 것이다. ·

 

또한 현재 국내 수소 생산의 대부분을 차지하고 있는 수소부생가스는 주로 정유·석유화학·제철 산업에서 발생하기 때문에 이들 수소부생가스를 기존 천연가스 배관망을 통해 수소+천연가스 하이드레이트 적용 수소충전소까지 이송해 저장할 경우 운송 비용을 획기적으로 감소할 수 있을 것으로 전망된다.

 

박영준 GIST 교수는 “이번 원천기술을 활용해 기존 천연가스 배관망을 통한 저비용 수소 이송이 가능할 뿐만 아니라 가스 하이드레이트 기반 수소충전소에서 수소와 천연가스 분리가 용이하기 때문에 국가 에너지믹스(Energy Mix) 정책 수립에도 큰 도움이 될 것이라며 기술의 응용분야를 제시했다.

 

안윤호 KAIST 박사도 “이번 연구를 통해 물로만 이뤄진 친환경적 특징을 갖는 가스 하이드레이트를 저압 환경에서 수소-천연가스 혼합물 저장 매체로 이용함에 따라 수소 시대에 적용 가능한 수소저장 원천기술을 제공할 것으로 기대한다고 밝혔다.

 

이번 연구 성과는 지난 6일 에너지 저장기술 분야 최고 권위 학술지 에너지 스토리지 머터리얼스(Energy Storage Materials) 온라인에 게재됐다.




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