오염물질 배출 없이 차세대 대체연료 생산…탄소중립 실현 단초 제공
국내 연구진이 세계 최초로 환경오염 물질인 일산화질소를 수소 저장체인 암모니아로 전환하는 기술을 개발했다. 차세대 대체 연료 생산으로 탄소중립 실현에 기여할 전망이다.
광주과학기술원(GIST·총장 김기선)은 주종훈 지구·환경공학부 교수팀이 윤형철 한국에너지기술연구원 박사팀과 공동으로 세라믹 이온 전도성 소재 기반 전기화학 셀을 이용해 대기 가운데 유독물질인 질소산화물을 원료로 상압조건에서 효용성 높은 물질인 암모니아를 세계 최고 수준 효율로 생산하는데 성공했다고 9일 밝혔다. 이 과정에서 오염물질 배출 없이 차세대 연료인 수소를 부산물로 생산하는 성과를 거뒀다.
이번 연구는 산소 이온전도성 소재를 이용한 세계 최초 질소산화물로부터의 암모니아 합성방법으로, 기존 전기화학적 암모니아 합성방법 대비 3배 이상 생산효율을 보였다.
암모니아는 비료 원료로 잘 알려져 있으나 최근 기후변화에 대응하기 위한 중요 물질로 각광받고 있다. 탄소중립 실현을 위해 수소를 저장·운반하는 캐리어로서 역할뿐만 아니라 연소시 이산화탄소를 발생시키지 않아 대체연료로도 주목받고 있다.
현재 상용화된 암모니아 생산방법인 하버-보쉬법은 고압환경이 요구돼 에너지 소모가 많고, 수소를 연료로 사용해 비용이 많이 든다. 이를 전기화학적 방법으로 대체하는 기술 연구개발이 활발히 이뤄지고 있다.
기존 전기화학적 변환 기술은 질소로부터 암모니아를 합성해 내는 데는 성공했지만 질소 분해 반응 속도가 매우 느리고 암모니아 합성 효율이 낮아 활용성이 떨어졌다.
주종훈 교수는 “미세먼지 원인물질을 저감시키고 수소 저장체인 암모니아를 높은 효율로 생산함으로써 친환경이고 경제적인 암모니아 생산기술을 개발했다는 데 의미가 있다”며 “이는 탄소중립 실현의 단초가 될 것으로 기대한다”고 말했다.
주 교수팀이 주도하고 윤 박사가 참여한 이번 연구는 한국연구재단 기초연구사업, 미래수소혁신기술개발 사업의 지원으로 이뤄졌다. 에너지 분야 저명 국제 학술지인 '미국화학회(ACS) 에너지 레터'에 최근 온라인으로 게재됐다.
광주=김한식기자 hskim@etnews.com
