포스텍, 수소 직접분리 나노다공성 소재합성 성공
경제적·선택적인 고순도 수소분리 공정개발 가능

연료전지 등에 사용되는 고순도 수소를 효율적으로 분리할 수 있는 `나노 다공성 소재`가 국내 연구진에 의해 개발됐다.

이에 따라 수소연료전지 등의 상용화에 크게 기여할 것으로 전망된다.

교육과학기술부는 10일 홍석봉 포스텍 환경공학부·화학공학과 교수와 석박사 통합과정인 신지호 씨가 고순도 수소를 상온에서 빠르게 분리할 수 있는 제올라이트 분자체인 ‘PST-1’를 합성하는데 성공했다고 밝혔다.



PST-1 제올라이트의 구조 PST-1 제올라이트의 (a)수화상태 및 (b)탈수상태에서의 구조 (Si, Ga은 회색, O는 적색, K는 분홍색)


















이번 연구는 교육과학기술부와 한국연구재단이 지원하는 `도약연구사업`과 `21세기 프론티어 연구개발사업`의 일환인 `이산화탄소저감 및 처리기술개발사업단`의 지원을 받았다.

연구결과는 화학분야 세계최고 권위의 학술지인 `앙게반테 케미(Angewandte Chemie)`지 7월31일자 온라인 판에 '화제의 논문(Hot paper)'으로 게재됐다.

연구팀은 그동안 보고되지 않았던 새로운 조성의 `PST-1` 제올라이트를 합성하는데 성공했다. 연구팀은 포타슘 양이온과 갈륨을 이용했다.

`PST-1` 제올라이트를 포항가속기연구소에서 측정한 X-선 회절 데이터 분석한 결과 그 내부에 2.0Å 보다 작은 크기의 균일한 작은 구멍(세공)이 존재하는 것으로 나타났다.

연구팀이 `PST-1` 제올라이트의 가스 분리 특성을 조사한 결과 아르곤이나 이산화탄소와 같은 크기가 큰 기체분자들은 흡착하지 않았다. 하지만 수소기체만을 선택적으로 흡착하는 성질을 가진 것으로 나타났다.

특히 `PST-1` 제올라이트는 매우 낮은 온도(60℃)에서도 쉽게 물이 빠져나가며, 800℃ 이상의 고온에서도 그 구조를 안정적으로 유지할 수 있는 것으로 나타났다.

홍 교수는 "현재 사용중인 수소 분리 공정은 300℃ 이상의 고온을 필요하거나 수소 외의 불순물을 제거하는 방식"이라며 "`PST-1` 제올라이트의 합성으로 보다 경제적이고 효율적으로 고순도의 수소를 제조할 수 있을 것"이라고 기대했다.

그는 또 "`PST-1` 제올라이트의 혁신적 분리 특성을 이용할 경우 환경 및 에너지 분야의 핵심적인 기술로 활용할 수 있다"고 기대했다.

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/이데일리 박지환기자