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에너지를 10배 더 압축 저장할 수 있는 고밀도 '수소연료전지' 기술

독일 프라운호퍼(Fraunhofer) 연구소가 개발한 '파워페이스트(Powerpaste)'

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이제 크고 무거운 수소 저장탱크는 잊어주세요

수소연료전지를 자동차에 적용하기 위해서는 지금 해결해야 할 과제가 있다. 바로 크고 무거운 수소 저장탱크를 더 작고 가볍게 만들어야 한다. 그러나 아쉽게도 아직까지 수소는 탱크에 35MPa 고압으로 압축해 저장할 수밖에 없다.


독일 프라운호퍼(Fraunhofer) 연구소는 이 문제를 해결하기 위해 수소마그네슘을 이용해 수소를 화학적으로 저장하고, 필요할 때 곧바로 방출 가능한 안전한 기술을 고안해냈다. 이 기술을 통해 리튬이온 충전지보다 10배 정도의 에너지 밀도로 수소를 축적해 압축 용기로 저장할 수 있는 치약 모양 소재인 '파워페이스트(Powerpaste)'가 탄생했다.


마그네슘 분말은 온도 섭씨 350도, 대기압 5∼6배의 상태에서 수소와 결합해 수소 마그네슘이 된다. 여기에 에스테르와 금속염을 추가하면 카트리지형 용기에 넣을 수 있는 치약과 같은 페이스트가 된다.


파워페이스트는 온도가 250도의 상태에서 안정적으로 사용할 수 있는 같은 무게 리튬이온 배터리보다 무려 10배의 에너지를 축적한다. 따라서 동일한 탱크 사이즈를 가정했을 때 가솔린 차량 이상의 주행 거리를 보장할 수 있는 에너지를 비축할 수 있는 것이다.


카트리지처럼 다 쓴 후 새 것으로 교체해서 장착하다

페이스트에서 에너지를 방출하려면 필요한 페이스트를 챔버에 밀어 통제한 상태에서 물과 반응시켜 수소를 방출시키는 방식으로 가능하다. 결국 에너지로 변환되는 수소 절반 가량은 페이스트와 반응시키는 물에서도 공급되는 것을 알 수 있다.


프라운호퍼 연구팀은 이 기술의 상용화를 위해 수소 충전소와 같이 수소를 주입해주는 방식이 아닌 이미 충전이 끝난 파워페이스트 카트리지를 충전소에서 교환하는 방식으로 진행하는 것이 가장 현명한 방법이라고 판단하고 있다. 

마치 프린터의 토너 카트리지를 다 쓴 후 다시 새 것으로 교환하는 것처럼 카트리지 교환 방식으로 파워페이스트를 공급한다면 자동차, 전기스쿠터, 오토바이 등의 모빌리티의 사용성을 훨씬 더 증가시킬 수 있을 것으로 기대된다.


프라운호퍼는 초기 상용화 테스트를 위해 연간 4톤의 생산 능력을 갖춘 생산 시설을 이미 건설 중이다. 과연 프라운호퍼가 만든 파워페이스트 방식의 수소연료전지가 널리 보급될 수 있을까? 계속 주목해주기 바란다. 

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