[한국기술뉴스] KIMM이 재생에너지를 이용해 상온 상압에서 암모니아를 생산하는 혁신 공정을 개발했다. 탄소를 전혀 배출하지 않는 암모니아 생산 공정을 고안한 것으로 향후 탄소중립 달성에 획기적으로 기여할 혁신적인 기술로 기대된다.

연구팀은 질소 플라즈마에 물을 공급하고 분해하면서 수소와 질소산화물을 생산하고, 이를 촉매로 공급하여 암모니아를 만드는 공정을 개발했다. 

이 플라즈마 반응으로 만든 질소산화물의 99% 이상은 암모니아로 쉽게 합성할 수 있는 일산화질소 상태가 된다. 합성된 일산화질소는 함께 생성된 수소와 반응해 95% 이상의 높은 선택도로 암모니아를 합성하며, 이 반응에 필요한 열은 플라즈마 분해 과정에서 발생한 열을 이용한다.

이 공정은 별도의 화석연료를 사용하지 않으며 이산화탄소 배출도 없는 ‘그린 암모니아’를 생산할 수 있는 기술로, 하버-보슈법의 대안으로 제안되고 있는 다양한 전기화학적 암모니아 생산법 대비 300~400배의 수율을 거둘 수 있다.

아울러, 기존의 고온 고압 공정이 아닌 상온 상압 조건에서 물과 질소만으로 암모니아의 생산이 가능하고, 모듈형 시스템을 통해 비교적 쉽게 공정을 대규모로 확대할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 암모니아 생산과 함께 발생하는 부산물 질산염(Nitrate) 수용액은 농업용 양액, 산화제 등으로 유용하게 쓸 수 있다.

연구팀은 향후 스케일 업 및 제품화 기술 개발을 통해 암모니아 생산 비용과 효율을 개선하여 국내외 엔지니어링 업체와 함께 암모니아 플랜트, 특히 상압, 상온 운전이 가능한 중소 규모 플랜트 분야 진출을 모색할 전망이다.

이대훈 책임연구원은 “재생에너지 기반의 전기를 사용하면 이론적으로 탄소배출이 없고 실제 설비 적용이 가능한 수준의 친환경적인 암모니아 생산 공정을 개발한 것”이라며 “앞으로 전 지구적인 탄소 배출량의 획기적 감축에 도움이 될 수 있도록 후속 연구개발에 매진하겠다”고 말했다.