[세종=뉴스핌] 이경태 기자 = 요소를 만들 수 있는 암모니아를 일산화질소에서 전환해 얻을 수 있는 기술이 개발됐다.

광주과학기술원은 지구·환경공학부 주종훈 교수 연구팀이 한국에너지기술연구원 윤형철 박사팀과 공동 연구를 통해 일산화질소를 수소의 저장체인 암모니아로 전환하는 기술을 개발했다고 9일 밝혔다.

암모니아는 비료의 원료로 잘 알려져 있으나 최근 기후변화에 대응하기 위한 중요 물질로 알려진다. 탄소중립 실현을 위해 수소를 저장하고 운반하는 수소캐리어로서의 역할이 용이하다. 연소시 이산화탄소를 발생시키지 않아 대체연료로도 주목받고 있다.

미세먼지 원인 물질을 암모니아 연료로 전환하는 전기화학 셀 개략도 [자료=광주과학기술원] 2021.11.09 biggerthanseoul@newspim.com

뿐만 아니라 최근 중국의 요소 수출 검역 의무화로 국내 요소수 부족 현상이 심각한 상태이다보니 요소를 만들 수 있는 암모니아 공급 역시 상당한 관심을 받고 있다.

현재 상용화된 암모니아 생산방법인 하버-보쉬법은 고압환경이 요구되어 에너지 소모가 많고, 수소를 연료로 사용해 비용이 많이 드는 단점이 있어 이를 전기화학적 방법으로 대체하는 기술이 연구되고 있다.

기존 전기화학적 변환 기술은 질소로부터 암모니아를 합성해 내는 데는 성공했으나 질소의 분해 반응 속도가 매우 느리고 암모니아 합성 효율이 낮아 활용성이 떨어졌다.

연구팀은 세라믹 이온 전도성 소재 기반 전기화학 셀을 이용해 대기 중 유독물질인 질소산화물을 원료로 해 상압조건에서 효용성 높은 물질인 암모니아를 세계 최고 수준의 효율로 생산하는데 성공했다. 이 과정에서 오염물질 배출 없이 차세대 연료인 수소를 부산물로 생산해 내는 성과를 얻었다.

이번 연구결과는 산소 이온전도성 소재를 이용한 세계 최초의 질소산화물로부터의 암모니아 합성방법으로 기존 전기화학적 암모니아 합성방법 대비 3배 이상의 생산효율(1885μmol cm−2 h−1) 을 보여 세계 최고 수준에 달한다.

주종훈 교수는 "미세먼지 원인물질을 저감시키고 수소 저장체인 암모니아를 높은 효율로 생산해 친환경이며 경제적인 암모니아 생산기술을 개발한 만큼 탄소중립 실현의 단초가 될 것"이라고 강조했다.

이번 연구는 에너지 분야 저명 국제 학술지인 'ACS 에너지레터(ACS Energy Letter)에 지난 1일 온라인 게재됐다.

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