새로운 개념의 수소저장 물질 개발

화학분야 세계적 권위지‘안게반트 케미’중요논문 선정

□ 교육과학기술부(장관 이주호)는 ‘21세기 프론티어 수소사업단’의 숭실대학교 김자헌(48) 교수팀이 분자 골격간의 변환을 자유롭게 조절할 수 있는 새로운 개념의 수소저장 물질을 개발했다고 밝혔다.

□ 수소는 미래 에너지 문제를 궁극적으로 해결할 수 있는 청정에너지원으로 한국을 비롯해 세계적으로 많은 연구가 진행되고 있다.

○ 특히 각국 연구진은 수소를 수소연료자동차 등에 이용하기 위해 충분한 양의 수소를 작고 가벼운 저장물질에 담을 수 있는 기술을 연구해왔다.

○ 현재 수소를 고압으로 압축하여 저장하는 방식이 주류를 이루고 있는데, 저장용기의 부피를 줄이는 동시에 낮은 압력에서도 안전하고도 효율적으로 수소를 저장하는 기술에 대한 연구가 활발히 진행 중이다.

□ 이러한 낮은 압력 저장방법의 하나로 현재 주목받고 있는 방식은 MOF*와 같은 나노다공성 물질에 수소를 저장하는 것이다.
* MOF(Metal-Organic Framework) : 금속 이온과 유기 분자가 연결되어 형성된 골격구조를 갖는 결정성 물질로서 골격표면과 나노기공에 수소 저장 가능

○ MOF는 금속 이온과 유기 분자들의 규칙적인 배열로 이루어져 있으며 결정 내에 다양한 크기의 기공을 갖고 있어 수소 저장에 유리하다.

□ 김자헌 교수팀은 MOF 이중 골격을 제작하여 수소가 흡착할 수 있는 표면적을 증가시키고, 불필요한 기공 부피를 줄여 저장 효율을 증가시키는 연구를 중점 수행해왔다.

□ 이번 연구에서 김 교수팀은 단일골격의 MOF를 섭씨 300도에서 가열하여 두개의 단일 골격이 서로 엮여 있는 이중골격 구조를 만들었는데,

○ 가열하는 온도와 용매의 공급 조절에 따라 금속이온과 용매분자의 결합구조가 변화하여 다양한 형태의 구조체가 형성되었고,

○ 각각의 구조체는 고유한 기체 흡착 특성을 지니고 있어 이 성질을 이용하면 한 가지 MOF에서 다양한 종류의 기체저장 물질을 생성할 수 있음을 보여주었다.

□ 김교수는 “이번 연구를 통해 수소와의 상호작용력을 조절할 수 있는 새로운 형태의 MOF의 개발이 가능하며, 수소를 포함한 여러 기체 저장 및 분리에 광범위하게 응용할 수 있다” 고 연구의 의의를 밝혔다.

□ 이번 연구결과는 화학분야의 세계적인 권위지인 독일화학회의 ‘안게반트 케미’(Angewandte Chemie)에 7월 17일 게재 되었으며 중요논문으로 선정되었다.

<자료문의>
☎ 02-2100-6720, 원천연구과 오대현 과장, 박병현 사무관, 용찬재 주무관
☎ 042-860-3591, 수소에너지사업단 정문선 팀장
☎ 02-820-0459, 숭실대학교 화학과 김자헌 교수

출처 : 교육과학기술부