교육과학기술부는 김자헌(48) 숭실대 교수팀이 분자 골격간의 변환을 자유롭게 조절할 수 있는 새로운 개념의 수소저장 물질을 개발했다고 1일 밝혔다.

수소는 미래 에너지 문제를 궁극적으로 해결할 수 있는 청정에너지원으로, 수소연료자동차 등에 이용하기 위해 충분한 양의 수소를 작고 가벼운 저장물질에 담을 수 있는 기술을 연구해왔다.

현재는 저장용기의 부피를 줄이는 동시에 낮은 압력에서도 안전하고도 효율적으로 수소를 저장하는 기술에 대한 연구가 활발히 진행 중이다.

그 중 현재 주목받는 방식 중 하나가 나노다공성 물질에 수소를 저장하는 MOF(Metal-Organic Framework) 방법이다. 이 방법은 금속 이온과 유기 분자들의 규칙적인 배열로 이뤄져 결정 내에 다양한 크기의 기공을 갖고 있고, 수소 저장에 유리하다.

김 교수팀은 단일골격의 MOF를 300℃에서 가열해 두개의 단일 골격이 서로 엮여 있는 이중골격 구조를 만들어 수소가 흡착할 수 있는 표면적을 증가시키고, 불필요한 기공 부피를 줄여 저장 효율을 높였다.

가열하는 온도와 용매의 공급 조절에 따라 금속이온과 용매분자의 결합구조가 변화해 다양한 형태의 구조체가 형성된 것이다.

또 이번 연구를 통해 각각의 구조체는 고유한 기체 흡착 특성을 지니고 있어 이 성질을 이용하면 한 가지 MOF에서 다양한 종류의 기체저장 물질을 생성할 수 있다는 점이 확인됐다.

김 교수는 “이번 연구를 통해 수소와의 상호작용력을 조절할 수 있는 새로운 형태의 MOF의 개발이 가능하고, 수소를 포함한 여러 기체 저장 및 분리에 광범위하게 응용할 수 있다"고 말했다.

연구결과는 화학분야의 세계적인 권위지인 독일화학회의 '안게반트 케미(Angewandte Chemie)'에 지난달 17일 게재됐다.

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