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[IT뉴스][과학을읽다]액화수소 97% 담고, 저장시간 3배 늘렸다

온카뱅크관리자

2026-09-29 09:07:25

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">UNIST·이화여대·유럽 연구진, MOF 활용 저장전략 검증<br>64일→221일로 늘어나…실제 탱크 적용은 추가 실증 필요</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="3d5XHJXSac">
          <p contents-hash="e35a0c537db97d0553d13343eb83236e1843297bbd6932f716f1ec256e98509b" dmcf-pid="0J1ZXiZvoA" dmcf-ptype="general">액화수소 탱크에 미세한 구멍이 무수히 뚫린 다공성 소재를 넣어 수소 저장량은 거의 그대로 유지하면서 증발 손실을 크게 줄일 수 있다는 연구 결과가 나왔다. 모의실험에서는 액화수소만 채웠을 때의 약 97%를 저장하면서 수소가 모두 소진되는 데 걸리는 시간이 64일에서 221일로 3배 이상 늘어났다. 액화수소 운송의 난제로 꼽히는 '증발 손실'을 새로운 방식으로 줄일 가능성을 제시한 것이다.</p>
          <div contents-hash="1436e3854c8a0cbea2af2a42b05a31ded4098ade8a25f941db14495df65cd042" dmcf-pid="pQYyTxyOcj" dmcf-ptype="general">
           <p>울산과학기술원(UNIST)은 오현철 화학과 교수와 문회리 이화여대 교수, 독일 뮌헨공대 연구팀이 금속유기골격체(MOF)를 활용해 액화수소의 증발 손실을 줄이는 전략을 흡착 실험과 모의실험으로 검증했다고 29일 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)'에 게재됐다.</p>
          </div>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="23c3128a06fa403bfa76f736fa4dc499950bace324b5966f55e6d5def1f73b9f" dmcf-pid="UxGWyMWIcN" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="MOF를 활용한 액화수소 증발손실 저감 원리. 다공성 소재인 MOF가 수소를 고밀도로 흡착해 기화를 늦춘다. 운송용 중진공 탱크를 가정한 모델에서 저장 지속시간은 액화수소만 넣었을 때 64일에서 IRMOF-20 적용 시 221일로 늘어났다. 연구진 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202609/29/akn/20260929090150152apwz.jpg" data-org-width="745" dmcf-mid="tjySl6SrgE" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202609/29/akn/20260929090150152apwz.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            MOF를 활용한 액화수소 증발손실 저감 원리. 다공성 소재인 MOF가 수소를 고밀도로 흡착해 기화를 늦춘다. 운송용 중진공 탱크를 가정한 모델에서 저장 지속시간은 액화수소만 넣었을 때 64일에서 IRMOF-20 적용 시 221일로 늘어났다. 연구진 제공
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="be0ed35e9ba068061977c83c3275e5bb827af73e4055b08dce855f6680b2d2d6" dmcf-pid="uMHYWRYCka" dmcf-ptype="general">수소는 액체로 만들면 부피가 크게 줄어 대량 저장·운송에 유리하다. 문제는 액화수소를 약 영하 253도의 극저온으로 유지해야 한다는 점이다. 외부의 열이 탱크 내부로 들어오면 액체수소가 기체로 변하면서 압력이 높아지고 결국 일부를 배출해야 해 손실이 발생한다.</p>
          <p contents-hash="e1543477fe6295f179f1098d01adeaf54ae8268f0f82fe9fc0bfc4a8fa1fb61a" dmcf-pid="7RXGYeGhkg" dmcf-ptype="general">연구진은 MOF가 이 과정에서 일종의 '열 완충재' 역할을 할 수 있다고 봤다. MOF는 나노미터 크기의 미세한 기공이 무수히 형성된 물질이다. 기공에 붙잡힌 수소가 다시 떨어져 나오려면 추가적인 열이 필요하다. 외부에서 유입된 열의 일부가 수소를 MOF에서 떼어내는 데 쓰이면서 액화수소가 바로 증발하는 것을 늦추는 원리다.</p>
          <p contents-hash="9c403bd280c3dcf8a0d90f3b2a8b1549156a09ebed2e896ee44c81f64fd0b5f4" dmcf-pid="zeZHGdHlNo" dmcf-ptype="general">연구팀은 기공 부피가 크고 구조가 단단한 MOF인 'IRMOF-20'과 수소 흡착에 따라 기공의 크기와 형태가 변하는 MOF 'MIL-53'을 비교했다.</p>
          <p contents-hash="0fefe58d7177be4dcb52816e4d1297352353d116d60427000afcf90a3474c404" dmcf-pid="qd5XHJXSgL" dmcf-ptype="general"><strong><strong><strong>MOF가 자리 차지해도 저장량 97% 유지</strong></strong></strong></p>
          <p contents-hash="3669bda494054eeff8159312bfdb2ce2125ef7058bba24eb5864552a7d5e029c" dmcf-pid="BJ1ZXiZvan" dmcf-ptype="general">관건은 MOF 자체가 차지하는 공간이었다. 증발을 늦추더라도 소재 때문에 탱크에 담을 수 있는 수소가 크게 줄어들면 실제 저장·운송에 활용하기 어렵다.</p>
          <p contents-hash="811e28f8d73381710d49dcdbbbe6196464d4c0ea8ba656a28cc73a416b799d42" dmcf-pid="bit5Zn5Tgi" dmcf-ptype="general">IRMOF-20을 적용한 가상 탱크에서는 액화수소만 채웠을 때와 비교해 약 96.6%의 수소를 저장할 수 있는 것으로 나타났다. MOF가 공간을 차지하는데도 저장량 감소가 3%대에 그친 것이다. 연구진이 수소 흡착량과 기공 부피를 토대로 추산한 기공 내부 수소 밀도는 약 82g/L로 액체수소보다 높았다.</p>
          <div contents-hash="16a41ee993c33ed226d97a00559beb996e9b0e6106a0ee4396a820f0b30ab1ff" dmcf-pid="KnF15L1ykJ" dmcf-ptype="general">
           <p>증발 손실을 늦추는 효과는 더 컸다. 약 56.6㎥ 규모의 운송용 진공 단열 탱크를 가정한 모의실험에서 중진공 조건일 때 액화수소만 담은 탱크는 약 64일 만에 수소가 모두 소진됐다. IRMOF-20을 넣으면 약 221일로 늘어났다. 3배 이상 길어진 것이다. 저진공 조건에서도 소진까지 걸리는 시간이 7일에서 22일로 늘었다.</p>
          </div>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="94efb1bdb714fb2ce145c8193606bd7e3832acde44b35d49cb4445ed7bf7c8d2" dmcf-pid="9L3t1otWkd" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="연구진 사진. (좌측부터) 오현철 UNIST 교수, 박지태 뭔헨공대 박사, 문회리 이화여자대학교 교수, 박재우 UNIST 박사. UNIST 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202609/29/akn/20260929090151380vhst.jpg" data-org-width="745" dmcf-mid="FczuUcu5Nk" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202609/29/akn/20260929090151380vhst.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            연구진 사진. (좌측부터) 오현철 UNIST 교수, 박지태 뭔헨공대 박사, 문회리 이화여자대학교 교수, 박재우 UNIST 박사. UNIST 제공
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="efa916929d0e38d07f0df1f257086c418903c1a6cc080948f64df01a08801130" dmcf-pid="2o0FtgFYoe" dmcf-ptype="general">반면 MIL-53은 수소를 더 높은 온도까지 붙잡아 두는 데 유리했지만 저장량은 액화수소만 담았을 때의 약 52.8% 수준으로 떨어졌다. 수소가 모두 소진되는 데 걸리는 시간은 중진공 조건에서 약 128일이었다. 연구진은 이를 통해 MOF의 수소 흡착 능력뿐 아니라 기공 부피와 소재 밀도, 수소가 방출되는 온도 등을 함께 고려해야 한다고 분석했다.</p>
          <p contents-hash="fe918a1645627b44c641100433b6910d7d38ecb17f007a699ab481514479a7b8" dmcf-pid="Vgp3Fa3GAR" dmcf-ptype="general">중성자 비탄성 산란 실험에서는 MOF 기공 안에 들어간 수소가 자유롭게 회전하지 못하는 현상도 확인됐다. 연구진은 이를 기공 내부에서 수소가 조밀하게 모여 안정적으로 흡착돼 있다는 해석을 뒷받침하는 간접적인 근거로 제시했다.</p>
          <p contents-hash="58c5bbc0a7ac3fa6a76fef085bf2fafacca5971be22c731f1b3c25582cec5f73" dmcf-pid="faU03N0HcM" dmcf-ptype="general">다만 이번 결과가 실제 액화수소 탱크의 저장기간을 곧바로 3배 이상 늘릴 수 있다는 의미는 아니다. 탱크 분석은 소재가 낼 수 있는 이론적 최대 성능을 기준으로 한 모의실험으로, 실제 대형 탱크에서도 같은 효과가 나타나는지는 추가 검증이 필요하다.</p>
          <p contents-hash="ce7cce056737f90c070b5a061a34a102394f8f45dde3262aacaab2e3153f19a2" dmcf-pid="4Nup0jpXAx" dmcf-ptype="general">오 교수는 "기공의 부피와 수소를 조밀하게 담는 능력, 흡착된 수소가 방출되는 특성을 함께 고려하면 다공성 소재를 넣어도 저장량을 거의 유지하면서 운송 중 증발 손실을 줄일 수 있음을 보여줬다"며 "다만 소재가 낼 수 있는 이론적 최대 성능을 기준으로 계산한 결과인 만큼 실제 탱크에서도 이런 효과가 나타나는지 추가 실증이 필요하다"고 말했다.</p>
          <p contents-hash="08cb90b04de22f7694e573adc7867b5db9b3ab1644c9c12afb8469e3e81d92ee" dmcf-pid="8Nup0jpXNQ" dmcf-ptype="general">김종화 기자 justin@asiae.co.kr</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 아시아경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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