[한국기술뉴스] GIST 지구·환경공학부 주종훈 교수 연구팀은 한국에너지기술연구원 윤형철 박사팀과 공동 연구를 통해 일산화질소를 수소의 저장체인 암모니아로 전환하는 기술을 개발했다. 

암모니아는 비료의 원료로 잘 알려져 있으나 최근 기후변화에 대응하기 위한 중요 물질로 주목받고 있다. 

특히 탄소 중립 실현을 위해 수소를 저장하고 운반하는 수소 캐리어로서의 역할이 용이하며, 연소 시 CO₂를 발생시키지 않아 대체 연료로도 주목받고 있다. 

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

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

본 연구팀은 세라믹 이온 전도성 소재 기반 전기화학 셀을 이용하여 대기 중 유독 물질인 질소산화물을 원료로 하여 상압 조건에서 효용성 높은 물질인 암모니아를 세계 최고 수준의 효율로 생산하는 데 성공했다.

또한 이 과정에서 오염물질 배출 없이 차세대 연료인 수소를 부산물로 생산해 내는 성과를 이루었다.

이번 연구 결과는 산소 이온 전도성 소재를 이용한 세계 최초의 질소산화물로부터의 암모니아 합성 방법이며, 기존 전기화학적 암모니아 합성 방법 대비 3배 이상의 생산효율을 보여 세계 최고 수준을 보고했다.

주종훈 교수는 “미세먼지 원인 물질을 저감시키고 수소 저장체인 암모니아를 높은 효율로 생산해 냄으로써 친환경이며 경제적인 암모니아 생산기술을 개발하였으며 이는 탄소 중립 실현의 실마리가 될 것으로 기대된다”고 말했다.