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공업화학 전망, 제11권 제3호, 2008충진(充塡)한 후, 뚜껑을 씌워 폐쇄 공간을 만든다. 이 기판에 두께 방향의 원심력을 가하면서 원 료를 용융⋅응고시켜 열전후막을 얻는 방법이다(Figure 2). 밀도가 100%에 가까운 막을 얻을 수 있다. 도금법과 비교하여 공정이 간단하며, 상당히 두꺼운 막의 제작도 가능하다. 이의 결과는 열 전발전 소자의 고출력화, 저비용화, 소형화를 앞당길 것으로 기대된다.
Figure 1. 기판(좌)과 기판 상에 형성된 두께 200 μm의 열전후막(우)
Figure 2. 원심력에 의한 폐쇄공간에 비접속 가압을 통해 고성능 열전후막 제작
출처: AIST 2008.3.10 (http://www.aist.go.jp) 소 대 섭 (KISTI)
수소 차단성이 뛰어난 점토막 플라스틱 복합재료 개발
일본 산업기술종합연구소(Advanced Industrial Science and Technology, AIST)는 탄소섬유강
화플라스틱(carbon fiber reinforced plastics, CFRP)의 탄소섬유에 점토막을 넣고, 가열 및 가열
후 샌드위치 성형방법을 이용하여 수소 차단성이 뛰어난 점토막 플라스틱 복합재료를 개발하였
다. CFRP의 탄소섬유를 세 장씩 쌓고, 그 사이에 점토막을 넣고 가열, 가압하여 두께 1 mm 판
형태의 시험체를 만들었으며 7기압의 수소를 이용한 가스크로마토그래피법에 의해 측정된 시험
체의 수소 차단성은 기존에 보고된 재료와 비교하여 100배 이상으로 나타났다. 이 결과는 길이 5
m, 직경 1 m, 압력 50기압의 수소탱크에서의 가스 누출량이 연간 0.01%에 해당하는 차단성이다.
KIC News, Volume 11, No. 3, 2008
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복합재료의 표면을 관찰해 보면, CFRP에 포함된 에폭시 수지가 CFRP 표면 틈을 파고 들어 기 계적으로 단단한 결합을 하고 있는 형태로 점토막층과 CFRP층이 잘 접착되어 있다. 재료의 내 구성 시험을 10000회 반복해서 실시하거나, -196도의 저온에서 100회 실시한 결과, 수소 차단성은 거의 감소되지 않았다. 이 결과는 극저온 및 고압력에 사용되는 수소탱크의 재료로서 사용 가능 하다는 것을 나타낸다. 따라서 개발된 복합재료는 저장용기의 경량화가 요구되는 자동차용 수소 탱크 및 연료전지용기, 액체수소 저장 설비 등에 적용 가능하다.
출처: KISTI 뺷글로벌동향브리핑(GTB)뺸 김 상 범 (경기대)
포름산에 의한 상온 수소 생성
독일 라이브니쯔 촉매 연구소의 연구진은 기타 수소 생성 시스템에서 일반적으로 적용되는 고 온 개질 프로세스(high-temperature reforming process) 없이도 포름산(formic acid)에서 수소를 조절된 방식으로 추출하는데 성공하였다.
수소에 의해 동력을 공급하는 연료 전지는 수증기만을 생성하기 때문에 가장 청정한 에너지 자원이다. 하지만 수소를 운송하거나 저장하는 것이 아직까진 실용적이지 못하며, 현재 사용되고 있는 저장 시스템은 덩치가 크고, 고가이며 복잡한 단점을 갖고 있다.
따라서 필요에 따라 수소를 공급할 수 있는 수소 생산 물질을 연료 전지에 직접 조합하는 것 이 보다 이상적일 수 있다. 메탄과 메탄올을 제외한 바이오매스 및 바이오에탄올 같은 재생 자원 은 이러한 기술에 있어 가장 촉망되는 재료들이다. 실제로 옥수수 에탄올과 물을 적절히 조합하 여 수소를 생산한 사례가 있었지만 가장 큰 단점은 이러한 재료의 변환이 섭씨 200도 이상에서 만 작동한다는 것인데, 이 온도에선 생성된 에너지의 상당 부분이 소모되는 단점을 갖고 있다. 뿐 만 아니라 바이오매스에서 수소를 분리하는 효율은 25% 정도로 매우 낮았었다.
이를 극복하기 위해 독일 연구진은 필요할 때 수소를 공급할 수 있는 프로세스를 개발하였는 데, 아민(예를 들면, 디메틸헥실아민(N,N-dimethylhexylamine))과 촉매(루세늄 포스핀 착물 (ruthenium phosphine complex [RuCl
2(PPH
3)
2]))가 있을 경우, 포름산은 상온에서 선택적으로 이산화탄소와 수소로 변환된다. 활성화된 숯 필터는 수소 기체를 충분히 정제하여 연료 전지에 사용된다. 수소 저장을 위한 포름산의 이용을 통해 기존에 구축된 수소/산소 연료 전지 기술의 장점이 액체 연료 시스템과 결합될 수 있다. 포름산은 비독성이며 저장이 용이하다. 포름산은 이 산화탄소와 바이오매스로 유도된 수소로부터 촉매적으로 생성되기 때문에 전체 사이클에서 원리 상으로 이산화탄소가 중성을 이루게 된다.
출처: Angewandte Chemie International Edition 2008, 47, No. 21, 3962 김 상 범 (경기대)
