<사진. LOHCs를 이용한 수소 생산, 저장 및 배출 등의 개념
출처. KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』>

수소 저장을 위한 액체 유기 수소 운반체

전 세계 주도적인 백금족 원소(PGMs; platinum group metals) 제조사인 남아프리카 기반의 Anglo American Platinum은 수소 저장 기술(hydrogen storage technology)인 유기 액체 수소 운반체(LOHC; liquid organic hydrogen carrier)를 개발하는 Hydrogenious Technologies사에 자금을 투자했다. Anglo American사가 전체적으로 자금을 지원했다.

독일 프리드리히 알렉산더 대학(University of Erlangen-Nuremberg) 산하 바이에른 수소 연구소(Bavarian Hydrogen Center)의 벤처 기업인 Hydrogenious Technologies사는 기업의 지분을 보유하고 있다. Hydrogenious Technologies사의 기술은 ?253 °C에서 액체 상태 또는 700 bar 가까운 고압 하에서 수소를 저장하는 대신, LOHCs에 촉매를 이용한 결합과 방출을 통하여 수소 분자를 결합시킨다. 제안된 LOHC 화합물은 많은 부분에서 디젤과 물리적-화학적인 유사성을 가진다. 따라서 LOHCs는 유조선(tank ships), 저장 탱크 또는 주유소 등 기존 에너지 기반시설을 이용할 수 있으며, 대체적인 LOHC 연료로 기존 탄화수소 연료를 천천히 단계적으로 대체할 수 있다.

수소 저장 및 배출 동안, LOHC 재료 자체는 소모되지 않고, 여러 번 재사용될 수 있다. 적합한 물질에 대한 중요한 선택 변수는 저장 밀도, 주위 환경 하에서 물리적 상태, 유효성(availability), 내구성 및 순도(pureness) 등이다.

Hydrogenious Technologies사는 이미 특정한 응용(정지 및 이동성 등)에 맞춤 제작된 수소첨가반응이 준비된 고급 LOHC 재료를 제공했다. 이러한 제품에는 다음과 같은 사례가 포함된다.

① N-에틸카르바졸(N-Ethylcarbazole)
② 페르히드로-N-에틸카르바졸(Perhydro-N-Ethylcarbazole)
③ 디벤질톨루엔(Dibenzyltoluene)
④ 페르히드로-디벤질톨루엔(Perhydro-Dibenzyltoluene)

Hydrogenious Technologies사는 재생 에너지 생산의 추가적인 확장으로 발생하는 증가하는 에너지 저장 수요에 대한 해결 방안을 제공하기 위하여, 정지상 저장 시스템(stationary storage system)인 HydroSTORE를 개발 중이다. 입력 동력, 출력 동력 및 저장 용량 등을 분리하는 유연성이 그리드 안정화와 그리드 독립성에 기여한다.

저장 시설은 이 프로젝트가 진행되는 동안 독일 에를랑겐(Erlangen) 주거 건물에 건축 및 설치될 예정이다. 전기를 갖춘 가구의 공급 이외에, 생성된 열은 주택의 난방에 사용될 수 있다. 이러한 저장 시설은 현재 개발 중이며, 2014년 중반에 설치될 것으로 예상된다.

2014년 초 Anglo American Platinum사는 백금족 원소의 사용을 가능하게 하거나 사용하는 혁신적인 산업적 응용과 초기 단계 기술을 지원하기 위하여 향후 5년에 걸쳐 1억 달러를 지원한다고 발표했다. 이러한 시장 개발 전략의 일환으로 Hydrogenious Technologies사는 시제품에서 완전한 상용 제품에 이르는 HydroSTORE의 추가적인 개발을 지원하는 데 새로운 자금을 사용할 계획이다.

Hydrogenious Technologies사의 기술은 효율적이고, 안전하며 비용 효율적인 수소 저장에 대한 오랫동안 기다려온 해결 방안이 될 것이다. 연구진은 이것이 대량 급유 방안으로서 수소의 혁신으로 이어질 수 있을 것으로 믿고 있다고 밝혔다. 정지상 및 보다 더 장기적인 이동성 응용을 위하여 백금 기반의 연료 전지의 성공에 대한 연구진의 이득이 이러한 유형의 수소 기반시설 방안을 통하여 적절하게 제공될 수 있다고 Anglo American Platinum사 마케팅 팀장인 Andrew Hinkly는 밝혔다.

프리드리히 알렉산더 대학 연구팀과 함께 CEO인 Daniel Teichmann, Peter Wasserscheid, Wolfgang Arlt 및 Eberhard Schlucker 등이 공동으로 Hydrogenious Technologies사의 기술을 개발 및 최적화했다. Hydrogenious Technologies사와 LOHC 개념은 그림1>과 같으며, Hydrogenious Technologies사는 2014년 5월 Bavarian Founders Award을 수상했다.

새로운 기술의 기본적인 개념은 “개선된 재료의 공학적 제어(Engineering of Advanced Materials)”라는 Erlangen Excellence Cluster의 작업틀 내에서 지속 가능한 수소 경제의 개발에 초점을 맞춘 학제간 연구 토대를 기반으로 바이에른 수소 연구소에서 개발됐다.

Hydrogenious Technologies사는 프리드리히 알렉산더 대학과 공동 운영과 관련된 연구를 지속할 계획이다.

■ KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』 http://mirian.kisti.re.kr