물과 접촉하면 열 발산하는 열저장소재 개발
물과 접촉하면 열 발산하는 열저장소재 개발
  • 채덕종 기자
  • 승인 2020.05.15 14:38
  • 댓글 0
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에기硏 김현욱 박사팀, 열에너지 방출량 3배 높아 실용성↑
'ACS Applied Nano Materials 저널'의 표지 논문으로 선정

[이투뉴스] 한국에너지기술연구원(원장 김종남) 에너지소재연구실 김현욱 박사 연구팀이 물과 접촉해 열을 방출하는 기존 산화마그네슘보다 열 방출량이 3배 높아 고효율 열에너지 저장체를 만들 수 있는 신규 열 저장 및 전환 소재(MgO@NC)를 개발했다.

‘SKIER-2’라고 명명된 신규 금속-유기 구조체를 고온에서 열분해, 제조된 열저장소재는 높은 열전도성을 가지고 있어 물과 접촉 시 빠르게 열을 방출하는 구조적 특성을 보였다. 에기연의 이러한 연구결과는 ‘ACS Applied Nano Materials’ 저널에 표지논문으로 선정되는 쾌거를 달성했다.

현재 금속, 유리, 펄프 등의 생산과정에서 발생하는 산업폐열을 화학적 에너지로 저장한 후, 열에너지가 필요한 때에 사용할 수 있는 에너지 전환기술이 활발히 연구되고 있다. 특히 에너지이용효율 제고 및 미이용에너지 최소화를 위해 우리나라의 경우 국가열지도까지 만들고 있는 등 산업폐열을 열원으로 활용하는 방안을 찾고 있다.

▲에기연이 개발한 새로운 열저장매체 기술의 구성 및 개념도.
▲에기연이 개발한 새로운 열저장매체 기술의 구성 및 개념도.

열에너지 저장 및 전환 매체 중 산화마그네슘 기반의 물질은 가역반응(MgO↔Mg(OH)2) 시 열 출입을 가능하다는 점에서 매개체로 주목받고 있다. 인체에 무해하면서도 저렴하고, 반복적으로 사용 가능하다는 점에서 실용성이 크기 때문이다. 다만 산화마그네슘 자체의 열전도가 매우 낮아서 탄소계열 물질을 코팅해 사용하는 경우가 대부분으로, 더 높은 열전도율을 갖는 저장물질 개발이 필요한 상황이다.

에기연 연구팀은 Mg6O30의 구조적 단위체로 가지는 SKIER-2를 최초로 합성한 후 700℃에서 열처리, 다공성의 탄소나노층 사이에 균일하게 산화마그네슘이 분산된 신소재물질(MgO@NC) 개발에 성공했다. 개발된 신규 열저장 소재는 기존 산화마그네슘에 비해 3배 높은 열 방출량을 보였으며, 일반적인 산화마그네슘-탄소 혼합물에 비해 4.5배 이상 높은 열전도도를 보였다.

이러한 높은 열 방출량과 열전도도는 기존 재료대비 76배 넓은 표면적과 균일하게 분산된 나노크기의 산화마그네슘 입자에 기인한다는 것이 표면적 측정과 고분해능의 전자현미경 분석에 의해 확인됐다. 따라서 열에너지의 저장 및 변환이 필요한 산업현장에서 고효율 열에너지 저장체로서 향후 역할이 기대된다고 에너지기술연구원은 밝혔다.

채덕종 기자 yesaman@e2news.com 
 


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