KIST(한국과학기술연구원·원장 윤석진)는 천동원·서진유 에너지소재연구센터 박사팀과 이규형 연세대학교 교수 연구팀이 전자현미경을 통해 세계 최초로 마그네슘과 철로 구성된 금속수소화물의 분해과정을 높은 해상도(나노미터 스케일)로 관찰하는데 성공했다고 29일 밝혔다. 

수소의 저장이나 활용 등을 효율적으로 만들기 위해서는 수소의 거동을 직접 관찰하는 것이 중요하다. 하지만 원자번호 1번인 수소는 전자와 양자를 하나씩 갖고있어 전자 혹은 양자의 시그널을 분석하는 현재의 분석기술수준으로는 수소의 이동을 관찰하기 어렵다. 마치 거대한 산 위에 바위 하나가 놓인 것처럼 금속 내부에 존재하는 수소의 거동을 직접 관찰하고 이해하기는 어렵다보니 많은 연구자의 직관, 경험으로 진행 돼왔다.

공동연구진은 전자현미경을 통한 분석을 통해 수소원자가 금속 수소화물 고체 내부에 존재하는 초기상태에서 외부로 이동하면서 기체 상태로 바뀌는 과정을 관찰했을 뿐만 아니라 분해과정 이후 금속수소화물 내부에 남아있는 수소의 양을 계산하는데 성공했다. 

매우 작은 크기의 샘플(100㎚)과 상용화를 위해 제작한 대량의 금속수화물소재 샘플(수㎜)을 비교한 실험에서 같은 현상이 재현됨을 확인하고, 그동안 문제가 되었던 전자빔에 의해 발생하는 샘플손상을 최소화해 금속소재 내부의 수소 이동 과정을 관찰할 수 있게 됨으로써 더 안전한 수소저장 신소재 개발연구 기반을 마련했다. 

천동원 박사는 "연구팀이 새롭게 시작한 고체 수소저장시스템 개발을 위한 구가 대형과제에 본 기술을 적용해 안전한 수소저장 인프라를 구축할 수 있을 것"이라며 "일상생활에 수소에너지가 널리 사용되는 것을 목표로 연구하겠다"고 말했다.

이번 연구는 'Advanced Functional Materials' 최신호에 게재됐다.