국내 연구진이 수소 생산의 경제성을 획기적으로 높이는 기술을 제시했다.
한국에너지기술연구원 수소연구단 구기영 박사 연구팀은 새로운 암모니아(Ammonia) 분해 촉매 합성법 개발에 성공했다.
수소를 안전하고 효율적으로 저장·운송할 수 있는 친환경 에너지원으로 주목받는 암모니아에서 수소를 추출하기 위해서는 수소와 질소로 분해하는 화학반응이 필요하다. 특히, 루테늄(Ruthenium) 촉매는 다른 촉매보다 섭씨 100도 이상 낮은 500-600도에서도 빠르게 분해할 수 있으나 값이 비싸고 희귀해 나노미터 크기로 줄여 활용하고 있음에도 공정이 복잡하고 코스트도 높아 상용화에 어려움이 있다.
연구팀은 금속의 나노입자 환원에 자주 사용하는 폴리올(Polyol) 공정을 이용한 루테늄 촉매 합성법을 개발한 것으로 알려졌다.
기존에는 입자끼리 뭉치는 것을 막기 위해 안정화제를 투입하면서 공정이 복잡해지고 코스트가 증가했으나 안정화제를 사용하지 않고도 나노입자의 응집을 제어하는 방법을 고안했다.
탄소사슬 길이가 나노입자의 응집도에 영향을 줌을 확인하고 탄소사슬의 길이가 긴 BG(Butylene Glycol)을 활용해 첨가제 없이 나노입자의 응집을 억제하고 균일하게 분산시켰다.
개발 촉매는 BG를 사용하지 않은 기존 루테늄 촉매보다 활성화 에너지는 약 20% 적지만 수소 생성률은 70% 높았으며, 단위 부피당 암모니아 분해 반응 성능을 비교한 결과 기존 합성법으로 만든 촉매보다 경제성이 200% 이상 큰 것으로 나타났다.
구기영 박사는 “개발한 암모니아 분해 촉매 합성 기술은 기존 나노촉매 제조 기술의 단점을 해결할 수 있는 실용적인 기술로 암모니아 분해 촉매 기술 국산화와 실용화에 기여할 것”이라고 강조했다. (윤)