▲ 고려대학교가 미래 핵심 에너지원인 수소를 효율적으로 저장‧운반할 수 있는 차세대 분리막 반응기를 개발했다. 사진=고려대학교

탈수소화 반응·수소 분리 동시진행

저온서 높은 전환율 달성…안전성↑

산업현장서 반응기 활용 가능 기대

고려대학교가 미래 핵심 에너지원인 수소를 효율적으로 저장‧운반할 수 있는 차세대 분리막 반응기를 개발했다고 20일 밝혔다. 

수소는 친환경 에너지로 주목받고 있지만 특성상 안전한 저장과 운송이 어렵다. 

이 문제를 해결하기 위해 다양한 액상유기수소운반체(LOHC)가 연구되고 있으며 메틸사이클로헥세인(MCH)이 대표적으로 사용된다. 

다만 MCH의 경우 수소를 추출하는 과정(탈수소화 반응)에서 높은 전환율을 얻기 위해 고온처리가 필요한데 이로 인해 촉매 비활성화와 부산물 발생이 나타날 수 있다. 

이에 최정규 고려대 화공생명공학과 교수 연구팀은 탈수소화 반응과 수소 분리를 동시에 진행할 수 있는 고성능 분리막 반응기를 개발, 기존보다 낮은 온도에서 높은 전환율을 달성하여 탈수소화 반응의 효율과 안전성을 높였다.

연구팀은 기존에 확보한 ‘이종(hybrid) 제올라이트 분리막 기술’을 통해 제작한 높은 수소 선택성을 갖는 제올라이트 분리막과 실제 탈수소화 공정에 사용되는 백금(Pt) 기반 촉매를 이용하여, 고성능 분리막 반응기 개발에 성공했다. 이 반응기는 실제 산업 현장에서 활용이 가능할 만큼 높은 성능을 확보했다. 

교신저자인 최정규 고려대 화공생명공학과 교수는 “해당 기술은 MCH 외에 다양한 고온 반응 공정에도 활용 가능하며 이번에 개발된 분리막 반응기가 고온의 실제 화학 공정에 적용할 수 있다는 점에서 큰 의의가 있다”고 말했다.

한편 해당 연구는 지난 13일 나노과학, 화학, 재료과학 분야 국제 학술지 ‘Advanced Science (IF:15.1)’에 게재됐으며 한국연구재단의 차세대 유망 Seed 기술실용화 패스트트랙 사업의 지원으로 이뤄졌다.