수소 투과도 99% 정밀하게 측정하는 방법 개발

2019.07.29 12:00
연구팀이 개발한 수소 분리막 투과도 측정장치이다. 정부가 차세대 에너지원으로 꼽은 수소 연료 상용화에 크게 도움이 될 것으로 예상된다. KIST 제공
연구팀이 개발한 수소 분리막 투과도 측정장치이다. 정부가 차세대 에너지원으로 꼽은 수소 연료 상용화에 크게 도움이 될 것으로 예상된다. KIST 제공

정부가 차세대 에너지원으로 꼽은 수소 연료를 사용하기 위해서는 혼합 가스에서 수소만을 선택적으로 골라내는 기술이 필요하다. 일부 금속 소재는 원자 상태의 수소만을 통과시켜 혼합 가스에서 수소를 분리 정제하기 위한 분리막으로 사용된다. 


우수한 성능의 분리막을 개발하기 위해선 분리막의 수소 투과도를 정확히 측정해야 한다. 이런 가운데 국내 연구팀이 금속 소재 분리막의 수소 투과도를 한층 더 정확히 측정하는 방법을 알아냈다. 


한국과학기술연구원(KIST)은 이영수 에너지소재연구단 책임연구원 연구팀이 99%의 신뢰도를 가진 금속 분리막의 수소 투과도 측정 방법을 개발했다고 28일 밝혔다.


현재 수소 투과도 측정에는 분리막 양단의 압력이 일정하게 유지되는 특수한 조건을 가정하고 투과도를 측정한다. 하지만 이 방식은 일반적인 실험조건에서는 수소가 투과되어 나오는 쪽의 압력이 점점 증가하기 때문에 실제 투과도와 20~30%가량 오차가 난다. 


연구팀은 측정 오차를 줄이고 압력이 변하는 조건에서의 투과도를 해석하기 위해 수소 분리막 내부에서 시간에 따라 변하는 수소 농도에 대한 시뮬레이션을 진행했다. 그런 다음 시뮬레이션 결과를 재해석해 압력이 변하는 조건에서도 정확한 수소 투과도를 얻었다. 연구팀은 “기존 방식으로 해석한 결과는 실제값과 20~30%이상 차이를 보이는 데 비해 새로 개발한 방식은 오차범위 1% 내외로 99% 이상의 신뢰도를 보였다”고 설명했다.


이 연구원은 “이번 연구를 통해 금속 수소 분리막의 정확한 특성 평가가 가능해졌다”며 “신뢰성 있는 기초 데이터를 바탕으로 다양한 분리막 소재를 개발하는 데 크게 이바지할 것”이라고 밝혔다.


이번 연구결과는 국제학술지 ‘멤브레인 사이언스 저널’ 지난 5월 21일자에 발표됐다.

 

이영수 에너지소재연구단 책임연구원. KIST 제공
이영수 에너지소재연구단 책임연구원. KIST 제공


 

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