백종범 교수팀 ‘3D-CON’ 개발
600℃ 견뎌 상용화 가능성 높아
수소車·가스센서등에 활용가능
풍부한 자원이지만 저장해두고 사용하기 힘든 에너지원인 수소를 효율적으로 저장할 수 있게 하는 연구결과가 나왔다.
UNIST(총장 정무영)는 에너지 및 화학공학부의 백종범 교수팀이 세 방향으로 성장시킨 ‘초미세 유기구조체(3D-CON)’를 개발해 수소를 효과적으로 저장하는 방법을 제안했다고 13일 밝혔다.
이 물질은 가볍고 튼튼하면서 수분 등에도 안정적인 유기고분자를 이용한데다, 수소 저장 성능도 우수해 주목받고 있다.
수소는 우주 어디나 있는 풍부한 자원이지만, 저장해두고 사용하기는 어렵다. 수소가 영하 253℃부터는 기체가 되는 데다 어떤 원소보다 가볍기 때문이다.
백 교수팀은 방파제로 쓰이는 테트라포트 모양의 분자(THA)와 육각형 고리 모양의 분자(HKH)를 반응시켜 ‘3D-CON(cage-like organic network)’이라는 유기구조체를 얻었다. 두 분자가 반응을 시작하면 THA에 HKH가 달라붙으면서 세 방향으로 성장한다.
이 반응이 반복되면서 새장(cage)처럼 구멍이 숭숭 뚫린 유기구조체가 형성된다.
이 물질은 아주 미세한 기공을 잔뜩 가져 수소나 메탄, 이산화탄소 등의 기체를 흡착하는 성능이 탁월하다.
기존 3차원 유기구조체와 달리 분자들이 육각형 사다리 모양으로 결합돼 있어 구조적으로도 안정하다. 또 수분에 반응하지 않는데다 600℃의 고온에서도 견디기 때문에 상용화 가능성도 높다.
백종범 교수는 “기체 저장 물질은 수소자동차와 가스 센서 등에 광범위하게 활용할 수 있다”며 “이번 연구는 미래 에너지 소재로 유기구조체를 응용할 전략을 제시했다는 데 큰 의미가 있다. 우리 기술로 세계 기술시장을 선점할 것”이라고 말했다.
이번 연구는 화학분야의 세계적 권위지인 앙게반테 케미에 발표됐다.
김봉출기자 kbc78@ksilbo.co.kr