[에너지데일리 송병훈 기자] 한국전력(사장 김동철)이 차세대 수소저장 LOHC 진단기술 개발로 향후 수소 기반 연구의 응용 가능성을 넓혔다.

한전은 액상유기수소운반체(LOHC, Liquid Organic Hydrogen Carriers)의 수소화 및 탈수소화 반응을 실시간으로 모니터링할 수 있는 새로운 고감도 진단기술을 개발했으며, 이 연구 결과가 최근 국제 학술지 게재 및 특허출원 됐다고 4일 밝혔다.

이 기술은 DVD-R(Digital Versatile Discs-Recordable) 디스크에서 추출한 나노 구조를 기반으로 표면 플라즈몬 공명(SPR, Surface Plasmon Resonance) 센서를 활용해 수소 저장량의 변화를 연속적이고 직관적으로 분석할 수 있는 방법이다.

수소는 연소 시 온실가스를 배출하지 않아 탄소중립 시대의 핵심 에너지원으로 주목받고 있지만, 효율적인 저장 및 운송이 난제로 꼽혀왔다. 이를 해결하기 위한 기술 중 하나가 LOHC 수소 저장 방식이다. 이 기술은 액상 유기화합물에 수소를 화학적으로 저장했다가 필요할 때 다시 방출하는 방식으로, 안전성과 저장 효율에서 장점이 있다.

그러나 기존 LOHC 시스템은 수소 전환율을 평가하기 위해서 핵자기공명, 가스크로마토그래피, 액체크로마토그래피 등 고가의 분석 장비가 필요하고, 샘플 전처리 및 분석 시간이 오래 소요돼 실시간 공정 진단이 어렵다는 한계가 있다.

이에 한전은 LOHC의 수소화 또는 탈수소화 반응에 따른 굴절률의 변화를 SPR 센서를 통해 연속으로 측정하고, 이를 나노미터 단위의 파장 이동으로 정량화했다. 이 기술은 전처리 없이 실시간으로 연속형 데이터를 확보할 수 있다는 점에서, 기존의 이산형 측정 방식 대비 공정 진단 및 제어 효율을 크게 향상할 수 있다.

진단기술의 반복성 및 재현성 검증에서는 측정자에 의한 오차가 작아 신뢰성이 높은 것이 확인됐다. 또한 6시그마 품질 관리 기법에서 중장기 공정 관리에 요구되는 공정 내 이상 원인 탐지에 유리하다는 점에서 산업적 응용 가능성도 높다.

한전 전력연구원 연구진은 "SPR 센서는 고온 반응기에서의 안정성 확보가 전제된다면 대규모 LOHC 시스템에도 충분히 적용될 수 있다"며 "산업현장에서 실시간 공정 모니터링 및 수소 저장 시스템의 안정적 운영에 기여할 수 있다"고 말했다.

이번 연구는 수소 저장 및 반응 진단 분야에서 중요한 진전을 의미하며, 향후 수소 기반 발전·수송·산업 등 다양한 분야에서 응용될 것으로 기대된다. 한전은 이번 연구성과를 바탕으로, 연속식 반응시스템 적용 및 장기 신뢰성 평가를 통해 산업 실용화를 위한 후속 연구를 수행할 예정이다.