24 … NICE, 제34권 제1호, 2016
신기술 소개
유연성 MOF를 이용한 천연가스 저장
(Methane storage in flexible metal–organic frameworks with intrinsic thermal management)
Mason et al. Nature 527, 357 (2015) doi:10.1038/nature15732
천연가스(Natural Gas, NG)는 석유를 대체할 신 에너지원으로 각광받고 있다. 왜냐하면 효율성이 좋 으면서 정제 후 처리가 용이하다. 열효율도 높고, 연 소 후 찌꺼기를 거의 배출하지 않는다. 그래서 환 경오염에 대한 우려가 적다. 하지만 이러한 장점 에도 불구하고 단위부피당 에너지 밀도(volumetric energy density)가 낮다는 약점이 존재한다. 특히 이 러한 낮은 에너지 밀도는 자동차 연료로 사용하기 에는 큰 약점이다. 왜냐하면 자동차에 있어 귀중 한 면적을 대규모의 연료탱크가 차지하기 때문이 다. 최근에 이러한 문제를 해결하기 위해서 압축천 연가스(Compressed Natural Gas, CNG) 대신에 흡착 천연가스(Adsorbed Natural Gas, ANG)를 사용하는 방법이 각광받고 있다. ANG를 이용하기 위해서 특
히 MOF(Metal-organic Framework)를 이용한 연구 가 많이 이루어지고 있다. 미국 캘리포니아 대학교 (University of California)의 Mason 등은 이러한 문제 를 해결하기 위해 구조적 유연성을 갖는 MOF를 사 용하였다 (아래 그림 참조). 이는 과거 ANG 시스템 에 시도되었던 단단한 구조의 MOF와는 다르다. 이 물질은 특정 압력에 도달하면 팽창되어 MOF의 기공 이 열리게 되고 이를 통해 가스를 흡착할 수 있다. 이 와 반대로 차량이 움직일 정도의 최소 압력보다 약 간 높은 상태에서는 MOF가 수축하면서 저장했던 모 든 가스를 내보내어 엔진에서 이를 사용할 수 있다.
이러한 연구결과는 ANG를 더 높은 저장용량에 도달 할 수 있는 가능성을 보여준다.
그림 1. 압력의 변화에 따른 유연성이 있는 MOF (Co(bdp)의 구조변화. 보라색, 회색, 파란색, 흰색 구는 각각 Co, C, N, 그리고 H 원자 를 의미한다. [Mason et al. Nature 527, 357 (2015) doi:10.1038/nature15732].
