국내 연구진이 폐수 속 질산염을 암모니아(Ammonia)로 바꾸는 기술을 개발했다.
울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 서관용·장지욱 교수팀은 태양광을 이용해 폐수에 포함된 질산염에서 암모니아를 얻는 기술을 개발하는데 성공했다.
산업 및 농업 필수 화학물질인 암모니아는 수요가 1억5000만톤 이상이며 높은 수소 함량 덕분에 차세대 에너지 저장·운송체로 주목받고 있다.
다만, 현재 90% 이상을 생산하는 하버-보슈 공정(Haber-Bosch Process)은 고온·고압이 요구돼 막대한 온실가스(GHG)를 배출하는 문제가 있다.
연구진은 태양광으로 이산화탄소(CO2) 배출 없이 그린 암모니아를 만드는 광전기화학(PEC) 시스템에 주목했다.
PEC 시스템은 실리콘(Si) 광전극과 니켈 포일 촉매로 구성돼 폐수 속 질산염을 선택적으로 환원시켜 암모니아로 전환한다.
실리콘 광전극이 태양광을 받아 만든 전자가 니켈 촉매를 통해 질산염 환원 반응을 유도하는 원리이다.
연구진이 개발한 시스템은 암모니아 생산성능이 기존보다 57% 향상된 것으로 알려졌다. 광전기화학 기반 기술 가운데 세계 최고 수준이다.
서관용 교수는 “오염물질인 질산염을 차세대 에너지원인 암모니아로 바꾸면 수질 정화와 탄소중립을 동시에 달성할 수 있다”며 “앞으로 야외에서도 암모니아를 생산할 수 있는 대면적으로 제작해 실증하는 연구를 계획하고 있다”고 설명했다.
그린 암모니아 연구 결과는 최근 글로벌 학술지 어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)를 통해 온라인으로 공개됐다. (윤)