Article No.
216
Date
10.06.22
Hits
923
Writer
관리자
Title : 새로운 성장동력 친환경 에너지 (Prof. Park, Moon Jeong)


POSTECH 소식지 Postechian 

첨단재료과학부 박문정 교수가 새로운 성장동력 친환경 에너지에 대한 내용을 소개 하였다.

자동차 배기가스에 의한 지구 온난화가 인류의 미래를 위협하는 큰 문제로 대두하고 있는 지금, 그 어느 때보다도 친환경적인 대체 에너지 개발이 절실히 요구된다. 유럽의 환경 규제가 날로 심화하는 가운데 미국에서도 친환경 정책을 표방한 오바마 행정부가 들어서면서 친환경 에너지는 선택이 아닌 필수사항이 되고 있다. 

새로운 성장동력, 친환경 에너지
그 대표적인 가능성이 있는 에너지로 수소연료전지를 들 수 있다. 수소와 산소의 산화/환원 반응에 의해서 생기는 화학에너지를 전기에너지로 변화시키는 전지로 물을 전기 분해하면 수소와 산소가 생성되듯이 이 과정을 역으로 이용하여 수소와 산소를 결합시켜 물과 전기를 발생시킨다고 이해하면 된다. 수소연료전지는 크게 전극 물질과 전해질 물질로 구성되어 있다.  전극물질은 수소와 산소가 쉽게 산화와 환원을 일으키게 해주는 금속물질이며 전해질 물질은 생성된 수소 이온이 음극에서 양극으로 이동할 수 있도록 도와주는 매개체 역할을 한다.

수소연료전지에서는 수소와 산소가 외부에서 연속적으로 공급되는 한 이론적으로 무한한 전기에너지를 생성할 수 있게 된다.  쉽게 이야기해서 우리가 자동차에 휘발유를 정기적으로 주입해주는 것처럼 수소 가스를 주입해주면 자동차를 운행할 수 있게 되는 것이다(산소 가스는 따로 공급해주지 않고 공기중에 존재하는 산소에서 자연적으로 공급된다).  수소연료전지 자동차는 주행단계에서 물 이외에는 어떠한 유해 물질도 배출하지 않기 때문에 무공해 에너지로 불리고 있다. 수소 연료전지가 각광받는 또 다른 이유는 수소가 세상에 존재하는 모든 원소 중에서 가장 가벼운 기체이기 때문에 액화시키면 대량을 저장할 수 있다는 사실 때문이다(액화수소 1L의 질량은 불과 0.07kg밖에 되지 않는다).  또한 다른 연료(휘발유, 디젤)에 비해 에너지 효율이 두 배 이상 높아 다른 에너지원이 비해 단연 효율이 높다는 큰 장점이 있다.

수소연료전지연구가 나아가야 할 방향
하지만 수소연료전지를 상용화시키기 위해서는 안정성이라는 큰 산을 넘어야 한다.  수소는 불에 닿으면 폭발하려는 성질이 있기 때문에 수소를 안정하게 저장할 수 있는 방법이 있어야만 수소연료전지를 대체에너지로 사용할 수 있을 것이다. 때문에 최근에는 사용되는 수소의 양을 극소량으로 줄이고 대신 사용되는 전해질과 전극 물질의 성능을 높이려는 많은 연구가 진행되고 있다. 필자는 수년간 극소량의 수소가스만을 가지고도 우수한 성능을 낼 수 있는 고분자 전해질 물질을 개발하는 연구를 수행해왔으며 그 결과로 현재 사용되고 있는 수소가스양의 10분의 1만 가지고도 세계 최고수준의 성능을 보이는 고분자 전해질을 개발해 학계에 보고한 바 있다. 이러한 고분자 전해질 물질을 사용하는 수소연료전지를 상용화하기 위해서는 앞으로도 더 많은 노력과 연구가 행해져야 하겠지만 필자는 기능성 고분자 전해질의 개발에 관한 연구가 머지않은 미래에 수소 저장에 관한 문제를 해결하고 수소연료전지 자동차를 쉽게 주변에서 볼 수 있게 해줄 것이라고 믿어 의심치 않는다.

첨단재료과학부의 연구분야
POSTECH 첨단재료과학부는 10년 이내에 “미래지향적 첨단 재료과학 분야에서 세계 최고수준의 교육 및 연구기관”으로 자리 잡는 것을 목표로 하여 개설된 신설 학부이다. 물리, 화학, 재료공학을 아우르는 학제간 교육을 통해 첨단 재료 과학 분야의 세계적인 추세를 반영하고 첨단 신물질의 개발 및 응용 연구를 수행할 세계 수준의 창의적 고급 인력을 양성하는 것을 목적으로 하고 있으며 2009학년도 2학기부터 석사/박사 학위 과정의 대학원생 20여 명으로 구성된 학위 과정이 개시될 예정이다.  현재 첨단재료과학부에는 세계 최고의 수준인 국내 교수님 9명, 국외 교수님 5명이 구성원으로 계시며 전 세계의 재료과학분야의 우수한 연구, 교육기관(독일의 Max Planck Institute, 일본의 Tohoku 대학)과 네트워크를 형성하여 공동연구, 인력교류를 추진하고 있다.

※ 첨부 : 새로운 성장동력 친환경 에너지.PDF

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