대표적인 환경오염 물질인 일산화질소를 최근 품귀 대란이 일어난 요소수의 주원료인 암모니아로 바꾸는 기술이 개발되었다.
광주과학기술원(GIST) 지구·환경공학부 주종훈 교수 연구팀은 미세먼지와 산성비 등의 원인이 되는 오염 물질인 일산화질소(NO)를 암모니아로 전환하는 기술을 충북대(권영철)·한국에너지기술연구원(윤형철) 연구팀과 함께 개발했다고 9일 밝혔다.
암모니아는 요소비료의 원료이자, 요소수(尿素水)의 주원료이다. 암모니아는 연소할 때 이산화탄소(CO₂)를 발생시키지 않아 대체연료로도 주목을 받고 있다.
연구팀은 유독물질인 질소산화물을 원료로 상압(常壓) 조건에서 암모니아를 최고 수준의 효율로 생산하는 데 성공했다. 이 과정에서 오염물질 배출 없이 차세대 연료인 수소를 부산물로 생산하는 성과를 보였다.
연구팀은 “이번 연구결과는 세라믹 이온 전도성 소재를 바탕으로 한 전기화학 셀을 이용한 최초의 암모니아 합성 방법”이라며 “기존 전기화학적 암모니아 합성법에 비해 3배 이상의 생산효율을 보였다”고 밝혔다.
지금까지는 150~300기압과 섭씨 350~550도의 고온과 고압의 조건(하버보쉬법) 아래 질소화합물에서 암모니아를 생산했지만 많은 에너지가 사용되는 문제점이 있었다. 이에 따라 일반적인 기압과 온도 조건에서 전기화학적 방법으로 암모니아를 생산하는 연구가 진행되고 있다. 이러한 전기화학적 변환 기술의 경우도 질소의 분해 속도가 매우 느리고 암모니아 합성 효율이 낮아 개선이 요구돼왔다.
주종훈 교수는 “미세먼지 원인물질을 저감시키고 수소 저장체인 암모니아를 높은 효율로 생산할 수 있게 됐다”며 “친환경적이며 경제적인 암모니아 생산기술로 탄소중립 실현의 단초가 될 것으로 기대한다”고 말했다.
이 연구 성과는 지난 1일 에너지 분야 국제 학술지(ACS Energy Letter)에 온라인 게재되었다.