알루미늄을 연료로 사용하면 에너지 밀도가 수소의 8배에 달합니다.

2022년 전 NASA 과학자 피터 고다트가 설립한 스타트업 파운드 에너지(Found Energy)는 알루미늄을 열원 및 탄소 배출 없는 수소로 전환하는 솔루션을 상용화하고 있습니다. 공개된 데이터에 따르면, 반응 후 알루미늄은 킬로그램당 15.8MJ의 열을 방출하고 최대 36.3MJ/리터의 에너지 밀도를 가진 수소를 생산할 수 있는데, 이는 액화 수소(7.2MJ/리터)보다 거의 8배 높은 수치입니다. 파운드 에너지는 1,200만 달러의 초기 자금을 유치했으며, 내년 초 남동부 지역의 한 공구 제조 시설에 현지에서 조달한 알루미늄 스크랩을 원료로 사용하여 첫 번째 시스템을 설치할 계획입니다.

상용화의 발전과 현황

파운드 에너지 연구소는 10월 말, 첫 번째 산업 고객을 위해 열 및 수소 공급 장비 설치를 준비하고 있다고 발표했습니다. 해당 솔루션에 대한 가격이나 상업적 할인 정보는 아직 공개되지 않았으며, 현재는 테스트, 시연 및 내년 초 시스템 초기 현장 배포에 집중하고 있습니다.

핵심 기술 및 데이터 플랫폼

알루미늄이 산화될 때 방출되는 열량: 15.8 MJ/kg.
생산된 수소의 에너지 밀도는 최대 36.3 MJ/리터에 달하며, 비교하자면 액화 수소의 에너지 밀도는 7.2 MJ/리터입니다.
알루미늄과 물의 반응은 산화알루미늄을 생성하고 열과 함께 수소를 방출합니다. 수소는 현장에서 생산되므로 가스나 액체를 저장할 필요가 없습니다.
기존의 장애물은 표면의 산화알루미늄 층이 심층 반응을 차단하는 것이었습니다. 파운드 에너지는 미세 구조에 침투하여 산화층을 제거하는 액체 금속 촉매를 사용하여 반응이 마치 "보일러"처럼 지속적으로 진행되도록 합니다.

파운드 에너지(Found Energy)의 창립자 겸 CEO인 피터 고다트가 회사 연구실에서 포즈를 취하고 있다. 사진: MIT.

역사적 데이터와 전문가 의견을 비교합니다.

알루미늄을 연료로 사용하는 아이디어는 수십 년 동안 연구되어 왔습니다. 제프 스카먼스(런던 브루넬 대학교)는 1980년대에 차량용 휘발유 대체재로 알루미늄을 사용하는 연구를 진행했지만, 알루미늄-물 반응의 비효율성 때문에 성공하지 못했습니다. 피터 고다트는 산화막 장벽 때문에 "많은 사람들이 이 아이디어를 포기해야 했던 적이 많았다"고 인정하면서도, 부식성 액체 금속 촉매가 반응을 지속시키는 데 획기적인 역할을 할 것이라고 믿습니다.

촉매 처리 후의 알루미늄 알갱이(왼쪽 유리 용기)와 가공되지 않은 알루미늄 조각(오른쪽). 사진: MIT

추세 및 시나리오 분석

단기적으로 파운드 에너지는 남동부 지역의 공구 공장을 시작으로 제조 시설에 현장 산업용 열과 수소를 공급하는 것을 목표로 합니다. 중장기적으로 안정적으로 운영되고 확장된다면, 이 모델은 시멘트 및 철강 산업의 배출량 감축과 재활용이 어려운 "오염된" 알루미늄 스크랩의 대량 처리라는 두 가지 병목 현상을 동시에 해결할 수 있을 것입니다.

원자재 공급 및 수요 능력

목표	대량의	원천
매년 수거되는 알루미늄 폐기물은 재활용되지 않습니다.	300만 톤 이상	국제 알루미늄 협회
알루미늄은 수거되지 않거나 쓰레기와 함께 소각됩니다.	연간 900만 톤	국제 알루미늄 협회
"폐쇄형" 모델이 모든 산업용 난방 요구 사항을 충족하려면 알루미늄이 필요합니다.	3억 톤 (매장량의 약 4%)	회사 추산에 따르면.

물질 순환과 관련하여, 회사는 원자로에서 수산화알루미늄을 회수하고 청정 전기를 사용하여 이를 금속 알루미늄으로 환원시켜 "폐쇄 루프" 투입물을 만들 계획입니다. 내부 추산대로 규모를 확대할 경우, 이 순환 과정에 포함되는 알루미늄의 양은 약 3억 톤에 달하며, 이는 지구 알루미늄 매장량의 약 4%에 해당합니다.