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재료硏, 안전성과 비용 효율 높인 고체 수소 저장 소재 기술 개발한국재료연구원(KIMS, 원장 최철진)이 수소의 안전한 저장과 운송을 획기적으로 개선할 수 있는 ‘고체 수소 저장 소재’를 세계 최초로 개발했다.기존 고압 기체나 극저온 액체 방식이 가진 위험성과 비용 문제를 대체할 수 있는 기술로, 수소 경제의 실용화를 앞당길 혁신으로 주목된다.이번 기술은 KIMS 경량재료연구본부 김영민, 서병찬 박사 연구팀이 개발한 마그네슘-니켈-주석(Mg-20Ni-Sn) 합금 기반으로, 수소를 금속 내부에 고정시켜 폭발 위험 없이 저장‧운송이 가능하게 만든 것이 핵심이다.연구팀은 고압 용기나 극저온 설비 없이www.electimes.com

폭발 위험 ZERO 수소 시대 연다!

고압·극저온 설비 없이 수소를 안전하게 저장·운송하는 고체 수소 저장 합금

수소 저장밀도 높고 흡·방출 속도 빨라 기존 대비 저장 성능 세 배 이상, 제조 비용은 10분의 1 수준 대폭 감소

특수 장비 없이 일반 화물처럼 장거리 안전 운송 가능


연구팀이 개발한 소재 시편앞줄 원형 유리에 들어있는 시편 중 왼쪽에서 첫 번째는 기존의 방법으로 제조한 시편.두 번째·세 번째는 연구팀이 새롭게 개발한 방법으로 제조한 시편이며기존보다 더 미세한(머리카락 절반 두께) 분말 형태를 나타내고 있음.

한국재료연구원(KIMS, 원장 최철진)이 수소의 안전한 저장과 운송을 획기적으로 개선할 수 있는 ‘고체 수소 저장 소재’를 세계 최초로 개발했다.


기존 고압 기체나 극저온 액체 방식이 가진 위험성과 비용 문제를 대체할 수 있는 기술로, 수소 경제의 실용화를 앞당길 혁신으로 주목된다.


이번 기술은 KIMS 경량재료연구본부 김영민, 서병찬 박사 연구팀이 개발한 마그네슘-니켈-주석(Mg-20Ni-Sn) 합금 기반으로, 수소를 금속 내부에 고정시켜 폭발 위험 없이 저장‧운송이 가능하게 만든 것이 핵심이다.






연구팀은 고압 용기나 극저온 설비 없이도 대기압 상태에서 수소를 안전하게 다룰 수 있는 길을 열었다.

기존 수소 저장은 700기압에 달하는 고압 용기나 영하 253℃에서 보관하는 극저온 액화 방식이 일반적이었다.

그러나 이는 폭발 위험이 높고, 에너지 소모도 과도하며, 장기간 보관 시 자연 증발(loss) 문제도 컸다. 이를 해결하기 위한 대안이 바로 고체 수소 저장 기술이다.


고체 수소 저장은 금속과 수소를 화학적으로 결합한 ‘금속수소화물’ 상태로 저장하는 방식이다.

폭발 위험이 적고, 장기간 안정적으로 보관‧운송할 수 있으나, 기존 소재는 반응 속도가 느리고 제조 비용이 높아 상용화가 어려웠다.



KIMS 연구팀은 저장밀도가 높은 마그네슘(Mg)과 흡‧방출 속도가 빠른 마그네슘-니켈(Mg₂Ni) 상을 층상 구조로 결합하고,

주석(Sn)을 미량 첨가해 결정립을 미세화함으로써 반응성을 극대화했다.


그 결과 기존 소재 대비 수소 저장 성능이 약 세 배 이상 향상되었다.


김영민 책임연구원(UST-KIMS 스쿨 교수)은 “이번 소재는 별도의 특수 장비 없이도 수소를 안정적이고 경제적으로 운송할 수 있는 세계 최초의 실증 사례”라며 “재생에너지나 원전에서 생산된 수소와 연계해 발전소, 전기차, ESS 등 다양한 응용 분야로 확산시킬 계획”이라고 밝혔다.


신소재 개발뿐 아니라 제조 공정의 혁신도 돋보인다.


기존 고가의 분말 공정 대신, 일반 주조 방식으로 덩어리 형태의 합금을 제작한 뒤, 이를 50마이크로미터 수준의 얇은 금속 칩 형태로 가공해 수소 침투 효율을 높였다.


이 공정은 대량 생산이 가능하며 제조 비용도 기존의 10분의 1 수준으로 줄일 수 있다.




실제 저장 밀도 측면에서도 뛰어난 성능을 보였다.

기존에는 고압 기체 상태의 수소를 40피트 트레일러로 운송해야 했지만, 이번 기술을 적용하면 5t 트럭 한 대로도 같은 양의 수소를 운송할 수 있다. 이로써 수소 운송비 절감은 물론, 산업적 활용 가능성도 크게 높아졌다.

또 연구팀은 저장 소재와 연동된 ‘유도가열형 저장 용기’와 ‘실시간 모니터링 시스템’까지 함께 개발했다.

유도가열 방식은 저장 용기 내부의 합금을 고속 가열해 수소의 흡‧방출을 제어하는 기술로, 소형 저장장치에도 적용할 수 있는 장점이 있다.


이번 연구는 한국연구재단의 지원을 받아 수행됐으며, 세계적 권위의 학술지 저널 오브 마그네슘 앤 알로이스(Journal of Magnesium and Alloys, IF 14.3) 등 최고 수준의 저널 3곳에 잇따라 게재됐다.








기존대비 저장효율3배면 aip 잠항능력 3배되는거아님? 원잠 필요없는수준아님?