암모니아 생산 수율을 6배 가까이 높여 탄소 배출을 크게 줄일 수 있는 기술이 국내에서 개발됐다.
울산과학기술원(UNIST)은 백종범 에너지화학공학과 교수 연구팀이 질화규소로 기계화학적 암모니아 생산 공정의 수율을 5.6배 높이는 데 성공했다고 10일 밝혔다. 연구성과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 이달 1일 게재됐다.
암모니아는 비료는 물론 수소 운반체 등으로도 쓰이며 폭넓게 활용되고 있다. 다만 암모니아를 만들려면 400℃ 이상 고온과 200기압에 달하는 고압 환경을 구현해야 하고 이를 위해서는 막대한 에너지가 든다. 이 과정에서 이산화탄소가 다량 배출되며 그 비중이 전체 2% 이상에 달한다. 이에 막대한 에너지 없이도 쇠구슬을 밀폐된 용기 속에서 굴려 질소와 수소 분자가 촉매와 충돌하며 암모니아 합성 반응을 하도록 하는 기계화학적 생산 공정이 주목받는다.
연구팀은 기계화학적 생산 공정의 수율을 한층 개선했다. 질화규소를 소량 첨가하면 철 촉매 표면에 고밀도 결함을 형성해 질소 기체를 원자 단위로 분리하고 암모니아 생성 반응이 촉진되는 것으로 나타났다. 질화규소는 폐태양광 패널에서 회수한 실리콘 원료로 만들 수 있어 폐기물의 자원화도 꾀할 수 있다.
백 교수는 “이번 기술은 저온·저압에서도 암모니아 생산 효율을 크게 높일 수 있어 국소 지역에서 직접 암모니아를 생산하는 ‘탈중앙화’에 기여할 수 있다”며 “태양광 폐기물까지 자원화할 수 있는 만큼 암모니아 생산의 탈탄소화와 자원순환이라는 두 과제를 동시에 해결할 수 있는 기술”이라고 말했다.
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