포항공대 등 '그린 암모니아' 생산속도 2배↑ 기술 개발

한국에너지공대·한국과학기술원 공동 연구

(포항=연합뉴스) 손대성 기자 = 포항공대(POSTECH)는 한국에너지공대(KENTECH)·한국과학기술원(KAIST) 연구팀과 함께 '그린 암모니아' 생산 효율을 끌어올리는 기술을 개발했다고 20일 밝혔다.

그린 암모니아는 이산화탄소 배출 없이 재생에너지로 생산한 암모니아를 가리킨다.

암모니아는 비료, 연료, 화학산업 전반에 필수적인 물질로 전 세계에서 연간 약 2억t 생산된다.

그러나 대부분 500도 이상 고온과 200기압 이상 고압이 필요한 '하버-보슈' 공정을 거친다.

이 과정에서 발생하는 탄소는 전 세계 탄소 배출량의 약 1.4%를 차지한다.

최근 주목받는 기술은 전기를 이용해 고온·고압 없이 암모니아를 만드는 '리튬 매개 질소 환원 반응'이다.

그러나 반응이 일어나는 리튬 전극 표면이 불안정해 전기 에너지 상당 부분이 암모니아 생성에 사용되지 못하고 있다.

연구팀은 이런 한계를 극복하기 위해 전극 표면의 전기이중층에서 발생하는 음이온 반발 현상에서 찾았다.

이에 따라 전해질에 소량의 양전하 고분자 물질을 첨가해 전극 표면에 양전하 환경을 조성했다.

그 결과 음이온이 안정적으로 모이는 계면이 형성되면서 불필요한 반응이 크게 줄어 암모니아 생성 속도가 기존의 두 배로 향상됐다.

연구에는 포항공대 화학공학과 용기중 교수 통합과정 임채은씨, 한국에너지공대 에너지공학부 김우열 교수와 통합과정 손유림씨, 한국과학기술원 신소재공학과 서동화 교수와 통합과정 권민준씨 연구팀이 참여했다.

연구 결과는 국제에너지학술지인 'ACS 에너지 레터스'에 실렸다.

용기중 포항공대 교수는 "탄소를 배출하지 않는 암모니아 생산 기술의 상용화를 앞당길 중요한 발판이 될 것"이라며 "비료 생산 과정의 탄소 배출을 줄이고 재생에너지로 생산한 전기를 암모니아 형태로 저장하고 운송하는 새로운 에너지 시스템 구축에도 기여할 것"이라고 말했다.

sds123@yna.co.kr