국내 연구진이 친환경 에너지 운반을 위한 새로운 암모니아(Ammonia) 생산 기술을 개발했다.
서울대학교 공과대학 화학생물공학부 정유성 교수 연구팀은 암모니아를 만드는 과정에서 방해가 되는 수소 발생 반응을 억제하고 암모니아를 만드는 질소 환원 반응을 그대로 유지할 수 있는 새로운 촉매 설계 원리를 개발했다고 밝혔다.

암모니아는 풍력이나 태양광으로 생산한 에너지를 필요한 곳으로 옮길 수 있는 차세대 친환경 에너지 운반체로 주목받고 있으나 기존의 전통적인 하버-보슈(Haber-Bosch) 합성법은 고온・고압 조건이 필요하고 에너지 소비와 탄소 배출이 많다는 한계가 있다. 
물과 질소, 전기에너지만으로 암모니아를 생산하는 전기화학적 질소 환원 반응이 주목받고 있으나 암모니아보다 수소가 먼저 생성돼 생산 효율이 크게 떨어진다.
서울대학교 연구팀은 반응에 참여하는 분자의 구조를 조절해 수소 발생만 선택적으로 억제하는 새로운 촉매 설계 원리를 제시했다. 
연구팀은 기존 접근법과 달리 반응 환경 자체를 설계하는 새로운 접근법에 주목했다.
기존과 같이 수소 발생 반응을 줄이기 위해 양성자(Proton) 제어에 집중하면 암모니아 합성에도 사용되는 양성자가 줄어 질소 환원 반응도 함께 억제되는 문제가 발생한다.
연구팀은 양성자 주개의 입체 구조를 제어해 수소 발생 반응의 첫 단계인 볼머 반응(Volmer Reaction)의 에너지 장벽을 크게 높이는데 성공했다. 자연에서 단백질이 촉매 역할을 하며 모양이 알맞게 들어맞는 물질만 선택적으로 반응시키는 원리를 전기화학 반응에 적용한 것이다.
기존에 최대 70% 수준에 머물던 전기적 질소 환원 반응의 패러데이 효율을 100%에 가깝게 높일 수 있는 설계 원리를 제시함으로써 대규모 화학공장 없이 재생에너지 발전소 인근에서 친환경 암모니아를 생산해 필요한 곳으로 운반・활용하는 기반을 마련할 수 있을 것으로 기대되고 있다.
정유성 교수는 “기술적 한계가 명확했던 전기적 질소 환원 반응에서 경쟁 반응만을 콕 집어 억제할 수 있는 정교한 계면 설계 방식을 제안했다는 점에서 큰 의미가 있다”며 “친환경 암모니아 생산뿐만 아니라 다양한 계면 전기화학 반응의 효율 개선에도 두루 응용할 수 있는 기반 기술이 될 것”이라고 밝혔다.
서울대학교 연구팀의 연구 성과는 국제학술지 미국화학회지(JACS)에 7월22일 게재됐다.