화학뉴스

울산과학기술원(UNIST)가 햇빛과 폐수로 그린 암모니아(Ammonia)를 생산하는 기술을 개발했다.
UNIST 에너지화학공학과 이재성 교수 연구팀은 햇빛을 이용해 이산화탄소(CO2) 배출 없이 폐수 속 질산염에서 암모니아를 얻는 광촉매 기술 개발에 성공했다.
광촉매가 햇빛을 받아 만든 광전자로 질산염을 환원시켜 암모니아가 합성되는 방식이다.
암모니아는 수소를 암모니아로 바꾸면 액화했을 때보다 약 1.7배 많이 저장할 수 있고 기존 암모니아 액화설비와 운송수단을 그대로 사용할 수 있어 경제적이라는 점에서 수소 운반저장체로 급부상하고 있다.
그러나 암모니아 생산 시 발생하는 다량의 이산화탄소는 전세계 배출량의 약 1.8%를 차지하고 대안으로 질소를 물에 녹여 전기분해 방법으로 그린 암모니아를 생산하는 기술이 주목받고 있으나 질소가 물에 잘 녹지 않을 뿐만 아니라 여전히 화석연료로 생산한 전기를 사용해야 한다는 단점이 있다.
연구팀은 물에 잘 녹는 질산염의 특성을 활용하고 전기 대신 자체 개발한 광촉매를 사용함으로써 과제를 해결했다.
실험에서 광촉매를 활용해 아주 낮은 전압에서도 95.6%라는 높은 선택도로 질산염을 환원시켜 암모니아를 만들었고 실리콘 나노와이어가 고르게 정렬된 광촉매의 구조 특성과 나노와이어 표면에 잘 부착된 미량의 금 입자 성분 덕분에 높은 효율을 얻는데 성공했다.
연구팀 관계자는 “암모니아 생산과정에서 나오는 이산화탄소도 잡고 폐수 속 질산염도 처리할 수 있는 기술”이라며 “광촉매 효율과 안정성을 보완한다면 가장 풍부한 재생에너지인 태양광을 직접 활용하는 이상적인 그린기술이 될 것”이라고 강조했다.
연구는 중국 사천대 허민 장 교수, 한양대 장윤정 교수와의 협력을 통해 이루어졌고 연구 결과는 독일 와일리(Wiley)가 발행하는 학술지 앙게반테 케미 국제판(Angewandte Chemie International Edition)에 4월5일자로 온라인 공개됐다.
연구 수행은 과학기술정보통신부가 추진하는 기후변화대응 사업의 지원을 받았다. (K)