광고 창닫기

수소 걸러내는 분리막 성능, 99% 정확도로 측정한다

KIST 연구팀, 금속 소재 분리막의 수소 투과도 측정법 개발
수소를 걸러내는 분리막의 성능을 99% 정확도로 평가하는 기술이 나왔다. 

KIST(원장 이병권)는 이영수·심재혁·서진유 박사팀이 금속 수소 분리막의 수소 투과도 측정법을 개발했다고 28일 밝혔다.

수소 연료를 사용하려면 혼합 가스에서 수소만을 골라내는 분리·정제 기술이 필요하다. 일부 금속 소재가 수소 분리막으로 사용된다. 수소 분리막 재료의 특성을 평가할 때는 수소 투과도 측정이 가장 기본이다. 

투과도는 금속 분리막 양 끝에 수소 압력 차이를 가한 후 시간에 따른 수소 투과량을 통해 평가된다. 기존에는 분리막 양단의 압력이 일정하게 유지된다는 특수한 조건을 가정하고 투과도를 측정했다. 그러나, 실제 실험에서는 수소가 투과되어 나오는 쪽의 압력이 점점 증가하기 때문에 측정 결과를 신뢰하기 어려웠다.

연구팀은 압력이 변하는 조건에서 투과도를 해석하기 위해 수소 분리막 내부에서 시간에 따라 변하는 수소 농도를 시뮬레이션했다. 이후 시뮬레이션 결과를 새로운 방식으로 재해석해 압력이 변하는 조건에서 정확한 수소 투과도를 얻었다.

기존 방식으로 해석한 결과는 실제 값과 20~30% 차이를 보이지만, 연구팀이 개발한 방식은 오차범위 1% 내외로 99% 이상의 신뢰도를 보였다. 또한, 추가 실험이나 복잡한 시뮬레이션을 거치지 않고 기존 실험 데이터만을 이용해 투과도를 간단하게 도출하는 방법도 제시했다.

금속 분리막을 통해 수소가 선택적으로 이동하는 모식도(왼쪽)와 금속 분리막 내부에서 시간에 따른 수소 원자 농도 분포의 변화를 시뮬레이션한 결과. <그림=KIST 제공>금속 분리막을 통해 수소가 선택적으로 이동하는 모식도(왼쪽)와 금속 분리막 내부에서 시간에 따른 수소 원자 농도 분포의 변화를 시뮬레이션한 결과. <그림=KIST 제공>

이영수 박사는 "이번 연구를 통해 금속 수소 분리막의 정확한 특성 평가가 가능해졌다"며 "신뢰성 있는 기초 데이터를 바탕으로 다양한 분리막 소재를 개발하는 데 크게 기여할 것으로 기대된다"라고 말했다.

연구 결과는 'Journal of Membrane Science' 최신 호에 실렸다. 논문명은 'A finite outlet volume correction to the time lag method: The case of hydrogen permeation through V-alloy and Pd membranes'다.

KIST 연구진이 제작한 수소투과도 측정 장치. <사진=KIST 제공>KIST 연구진이 제작한 수소투과도 측정 장치. <사진=KIST 제공>
한효정 기자의 다른 기사 더보기
독자의견
로그인 독자분들의 소중한 의견은 과학과 국민을 잇는 밑거름이 됩니다
0/ 300자