압축천연가스 버스 연료통 고압력 문제 해결
부피 줄이면 에너지저장 핵심소재 활용 가능
부피 줄이면 에너지저장 핵심소재 활용 가능
■ 사업화 유망 히든 테크 (6)한국화학연구원 진향교 박사팀
`고성능 고밀도 활성탄 기술`
숯만큼 우리 생활 주변에서 `팔방미인'으로 쓰이는 물질도 드물다.
탄소원자가 대부분인 숯은 산업현장에서도 없어서는 안될 감초 역할을 한다.
강물을 수돗물로 정수하는 마지막 단계에서 유기물질을 걸러내고, 산업 현장에서는 스모그의 원인인 휘발성 유기화학물질(VOC)을 제거하는 데 쓰인다.
리튬이온배터리, 슈퍼커패시터 등의 소재로 쓰여 전기전자 제품에 에너지를 저장하고 전달하는 역할도 한다.
숯 내부에 매우 작은 구멍을 만들어 표면적을 넓게 만든 게 활성탄이다.
산업 현장에서는 활성탄이 갖는 다양한 특성이 유용하게 쓰인다.
유기화합물을 잘 빨아들이고 메탄같은 유기물질을 잘 저장할 수 있을 뿐만 아니라 수분이 흡착돼도 기름 같은 유기물질을 잘 흡수하는 강점이 있다.
제올라이트, 실리카 등 다른 다공성 소재와 달리 산과 알칼리 환경에 모두 잘 견디면서 열에도 강하다.
전기전도성과 열전도성까지 높다 보니 활용처가 다양할 수밖에 없다.
진항교 한국화학연구원 박사는 표면적이 1g당 1000㎡ 정도인 기존 활성탄에 비해 표면적을 3배로 높인 기술을 개발했다.
표면적이 넓어진다는 것은 활성탄의 반응 성능이 높아짐을 의미한다.
여기에다 부피를 줄이는 연구도 하고 있다.
이차전지나 연료전지, 슈퍼커패시터 등에 전극 소재로 들어가는 활성탄의 부피를 줄이는 것은 산업적으로 큰 의미를 갖는다.
같은 부피의 전지로 더 많은 거리를 가는 전기차나 수소차를 만들 수 있게 되는 것.진 박사는 "활성탄의 표면적을 3배로 늘리면 부피가 커지는데, 표면적을 늘리면서 부피를 줄이고 밀도를 높이는 연구에 집중하고 있다"고 밝혔다.
스펀지를 손으로 적당히 누르면 내부의 작은 구멍이 찌그러들더라도 구멍의 표면적은 그대로 유지할 수 있다.
그러나 너무 세게 누르면 구멍 자체가 짓눌려 없어진다.
활성탄 역시 내부 구멍의 표면적은 유지하면서 구멍이 없어지지 않게 최적의 조건을 찾는 게 핵심이다.
진 박사는 "같은 무게의 활성탄보다 표면적이 3배 크면서 부피는 1.7배로 만들어냈다"며 "앞으로는 표면적을 유지하면서 부피는 같거나 작은 정도로 만들 것"이라고 말했다.
이렇게 만든 소재는 폭발 사고의 원인인 CNG(압축천연가스) 버스 연료통의 높은 압력 문제도 해결할 수 있다.
CNG 연료를 활성탄에 저장하면 250기압 정도인 연료통 기압을 35기압 정도로 낮출 수 있기 때문. 연구팀은 현재 50기압 정도로 낮추는 데까지 성공했다.
이 기술은 가치를 인정받아 미래창조과학부의 연구성과 사업화 지원사업에 선정됐다.
진 박사는 "표면적이 넓으면서 컴팩트하게 만든 활성탄은 전기ㆍ전자ㆍ자동차 등 고부가가치 산업에서 에너지 저장 핵심소재로 유용하다"면서 "지금까지 실험실 규모로 개발한 고기공 활성탄 기술을 바탕으로 고밀도화를 이루고 시스템 규모를 키우면 수년 내에 상업화가 가능할 것"이라고 밝혔다.
안경애기자 naturean@
`고성능 고밀도 활성탄 기술`
숯만큼 우리 생활 주변에서 `팔방미인'으로 쓰이는 물질도 드물다.
탄소원자가 대부분인 숯은 산업현장에서도 없어서는 안될 감초 역할을 한다.
강물을 수돗물로 정수하는 마지막 단계에서 유기물질을 걸러내고, 산업 현장에서는 스모그의 원인인 휘발성 유기화학물질(VOC)을 제거하는 데 쓰인다.
리튬이온배터리, 슈퍼커패시터 등의 소재로 쓰여 전기전자 제품에 에너지를 저장하고 전달하는 역할도 한다.
숯 내부에 매우 작은 구멍을 만들어 표면적을 넓게 만든 게 활성탄이다.
산업 현장에서는 활성탄이 갖는 다양한 특성이 유용하게 쓰인다.
유기화합물을 잘 빨아들이고 메탄같은 유기물질을 잘 저장할 수 있을 뿐만 아니라 수분이 흡착돼도 기름 같은 유기물질을 잘 흡수하는 강점이 있다.
제올라이트, 실리카 등 다른 다공성 소재와 달리 산과 알칼리 환경에 모두 잘 견디면서 열에도 강하다.
전기전도성과 열전도성까지 높다 보니 활용처가 다양할 수밖에 없다.
진항교 한국화학연구원 박사는 표면적이 1g당 1000㎡ 정도인 기존 활성탄에 비해 표면적을 3배로 높인 기술을 개발했다.
표면적이 넓어진다는 것은 활성탄의 반응 성능이 높아짐을 의미한다.
여기에다 부피를 줄이는 연구도 하고 있다.
이차전지나 연료전지, 슈퍼커패시터 등에 전극 소재로 들어가는 활성탄의 부피를 줄이는 것은 산업적으로 큰 의미를 갖는다.
같은 부피의 전지로 더 많은 거리를 가는 전기차나 수소차를 만들 수 있게 되는 것.진 박사는 "활성탄의 표면적을 3배로 늘리면 부피가 커지는데, 표면적을 늘리면서 부피를 줄이고 밀도를 높이는 연구에 집중하고 있다"고 밝혔다.
스펀지를 손으로 적당히 누르면 내부의 작은 구멍이 찌그러들더라도 구멍의 표면적은 그대로 유지할 수 있다.
그러나 너무 세게 누르면 구멍 자체가 짓눌려 없어진다.
활성탄 역시 내부 구멍의 표면적은 유지하면서 구멍이 없어지지 않게 최적의 조건을 찾는 게 핵심이다.
진 박사는 "같은 무게의 활성탄보다 표면적이 3배 크면서 부피는 1.7배로 만들어냈다"며 "앞으로는 표면적을 유지하면서 부피는 같거나 작은 정도로 만들 것"이라고 말했다.
이렇게 만든 소재는 폭발 사고의 원인인 CNG(압축천연가스) 버스 연료통의 높은 압력 문제도 해결할 수 있다.
CNG 연료를 활성탄에 저장하면 250기압 정도인 연료통 기압을 35기압 정도로 낮출 수 있기 때문. 연구팀은 현재 50기압 정도로 낮추는 데까지 성공했다.
이 기술은 가치를 인정받아 미래창조과학부의 연구성과 사업화 지원사업에 선정됐다.
진 박사는 "표면적이 넓으면서 컴팩트하게 만든 활성탄은 전기ㆍ전자ㆍ자동차 등 고부가가치 산업에서 에너지 저장 핵심소재로 유용하다"면서 "지금까지 실험실 규모로 개발한 고기공 활성탄 기술을 바탕으로 고밀도화를 이루고 시스템 규모를 키우면 수년 내에 상업화가 가능할 것"이라고 밝혔다.
안경애기자 naturean@
[ 저작권자 ⓒ디지털타임스, 무단 전재 및 재배포 금지 ]
