은나노 촉매를 이용한 일산화질소의 암모니아 변환 과정/UNIST 제공
울산과학기술원(UNIST) 권영국·임한권 교수 연구팀이 김형준 카이스트(KAIST) 교수와 함께 미세먼지 원인물질 중 하나인 일산화질소(NO)를 전기화학적 방법으로 암모니아(NH3) 100%로 변환시키는 기술을 개발했다.
미세먼지 제거는 물론 청정 수소에너지 경제 실현에 한발 다가설 수 있는 기술이라는 평가를 받고 있다.
그동안 일산화질소를 전기화학적 방법으로 유용한 물질을 만들려는 노력이 많았지만 일산화질소의 반응속도가 느리고 반응 중 부산물이 많이 생겨 활용성이 떨어졌다.
수소는 저장과 이동을 위해 낮은 온도에서 액체로 만드는 방법을 동원한다.
화학반응을 통해 암모니아로 바꿀 경우에는 저온 환경이 필요 없고 부피당 담을 수 있는 수소 양도 더 늘릴 수 있다.
현재 암모니아는 이산화탄소(CO2)를 배출하는 ‘하버 보슈 공법’으로 주로 생산된다.
연구팀은 일산화질소를 암모니아로 바꾸는 화학반응이 일어나는 전기화학시스템에 기체를 잘 흡착하는 철 기반의 화합물을 첨가했다.
물에 녹아야 반응이 활발해지는 일산화질소의 용해도를 100배 이상 높였다.
100시간 이상 작동할 만큼 내구성도 높였다.
권영국 교수는 “액상 암모니아는 액화수소보다 단위부피당 더 많은 수소를 저장할 수 있어서 수소 저장과 운송에 유리하기 때문에 이번 기술은 미세먼지 원인 물질을 없앨 뿐만 아니라 천연 에너지원인 수소 저장까지 가능하다는 점에 의미가 있다”라고 말했다.
연구 성과는 미국화학회지(ACS)가 발간하는 ‘ACS 에너지 레터스(ACS Energy Letters)’에 지난 13일 속표지 논문으로 선정돼 게재됐다.
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