[월간수소경제 편집부] 전 세계가 전기차, 수소전기차 등 재생가능한 에너지원을 이용한 대체기술 개발에 열을 올리고 있는 가운데 영국 랭커스터 대학 연구진이 혁신적인 수소연료전지 기술을 발표해 업계의 주목을 받고 있다. 

영국 랭커스터대학은 지난 15일 홈페이지를 통해 데이비드 안토넬리 물리화학과 교수가 이끄는 연구팀이 망간수화물을 이용한 분자체 생성물질을 발견했다고 밝혔다.

연구진이 발견한 물질은 연료 탱크 내에서 분자체를 생성해 수소를 저장하고, 수소동력시스템의 연료전지 작동을 돕는다.

수소기술은 크기, 복잡성, 비용 등의 문제로 상용화되기 어려운 문제를 가지고 있다. 그러나 랭커스터 대학 측은 KMH-1(Kubas Manganese Hydraide-1)이라 명명된 이 물질은 작고, 저렴하며, 편리하고, 에너지 밀도가 높아 현재 사용되는 연료전지 탱크의 성능을 비약적으로 발전시킬 수 있을 것이라고 내다봤다.

랭커스터대 물리화학 학과장이자 15년 넘게 해당 분야를 연구한 안토넬리 교수는 “우리가 발견한 물질은 제조비가 저렴해 수소연료전지 시스템이 5배 이상 저렴해질 것”이라며 “리튬이온배터리보다 에너지 밀도가 훨씬 높아 최대 4~5배 긴 사용이 가능해질 것으로 내다보고 있다”고 밝혔다.

연구진은 KMH-1의 발견을 위해 쿠바스 결합(Kubas binding)이라는 화학 과정을 이용했다. 쿠바스 결합은 수소 원자를 H2분자 내에서 거리를 두면서 수소의 저장을 가능하게 하고 상온에서 작용한다.

기존의 수소 기술은 높은 에너지와 극한의 온도를 위한 설비의 용량이 커져 가격 상승의 주 요인이었으나 KMH-1은 원자 간의 분할, 묶기, 결합 등이 필요하지 않아 설비가 간소화되고 제조 비용도 절감된다는 것이 연구진의 설명이다.

또한 KMH-1은 초과된 여분의 에너지를 흡수하고 저장하므로 외부 열과 냉방이 필요하지 않다. 이렇게 되면 차량 설계에 배터리를 위한 냉난방 장치를 설계할 필요가 없게 되므로 차량 자체의 제조 비용과 중량도 절감할 수 있게 된다.

연구진은 “기존의 수소연료기술에 비해 4배 많은 수소를 같은 부피로 저장할 수 있음이 연구를 통해 드러났다”며 “이 기술이 차량의 주행거리를 최대 4배 늘리거나 연료 탱크의 크기를 최대 4배까지 줄일 수 있는 유연성을 제공할 것”이라고 밝혔다.

안토넬리 교수는 “KMH-1은 드론 등의 휴대용 기기나 모바일 충전기에 사용할 경우 1주일 동안 재충전을 할 필요가 없다”며 “장거리 트럭여행, 드론, 로봇 공학과 같이 오랜시간 충전할 수 없는 상황에 매우 유용할 것”이라고 말했다.

미국 FCA의 타렉 아벨-바셋 수석 기술 엔지니어는 “수소연료전지는 많은 난제에 직면해 있고, 15년 동안 우리는 안토넬리 교수를 비롯해 수많은 학계 및 정부 기금 기관과 협력해왔다”며 “우리는 KMH-1 소재의 개발이라는 결과를 자랑스럽게 생각한다”고 말했다.

한편 안토넬리 교수는 자신이 소유한 벤처기업 ‘쿠바젠(Kubagen)’을 통해 사우스 웨일즈 대학에 이 기술에 대한 특허를 등록했으며, ‘실용수소를 위한 망간수분자체’라는 제목으로 발표된 연구는 크라이슬러(FCA), 하이드로 퀘벡 연구소, 사우스웨일스 대학, EPSRC, 웨일스 정부 및 맨체스터 대학교의 지원을 받았다.