[월간수소경제 박상우 기자] 수소 운반 저장체로 주목받는 암모니아를 이산화탄소 배출 없이 생산할 수 있는 기술이 개발됐다.

울산과학기술원(UNIST)은 14일 이재성 에너지화학공학과 교수팀이 햇빛으로 폐수 속 질산염에서 암모니아를 얻는 광촉매 기술을 개발했다고 밝혔다. 

암모니아는 질소와 수소로만 구성된 무탄소 연료로 최근 수소 운반저장체로 주목받고 있다. 수소를 암모니아로 바꾸면 그냥 액화할 때보다 약 1.7배 많은 수소 저장이 가능하고, 기존 암모니아 액화 설비·운송 수단을 그대로 쓸 수 있어 더 경제적이기 때문이다.

그러나 암모니아 생산 중 배출되는 이산화탄소는 전 세계 배출량의 약 1.8%를 차지할 정도로 많다. 질소를 물에 녹인 뒤 전기분해로 그린암모니아를 생산하는 대안도 있지만 질소가 물에 잘 녹지 않는 데다 화석연료로 생산한 전기만 써야 하는 문제가 있다.

이에 연구팀은 물에 잘 녹는 질산염을 활용했다. 질산염은 염장식품, 통조림 제조 시 방부제로 사용되는 식품첨가물이다. 아동이 식수 등을 통해 과량의 질산염을 섭취하면 적혈구 산소 운반 기능이 떨어져 피부가 푸른색을 띠는 블루베이비 증후군에 걸릴 수 있다. 현재 고비용이 수반되는 수처리 환경 기술로 물속 질산염을 제거하고 있다.

연구팀은 전기 대신 자체 개발한 광촉매를 사용했다. 질산염을 전기 분해해 암모니아를 생산할 수도 있지만 막대한 전기에너지가 필요하기 때문이다. 

연구팀은 광촉매를 통해 아주 낮은 전압에서도 95.6%라는 높은 선택도로 질산염을 환원시켜 암모니아를 만드는 데 성공했다. 햇빛을 직접 받아 만든 전자(광전자)로 질산염을 환원시켜 암모니아가 합성되는 방식이다. 높은 반응 선택도는 광전자가 질산염 환원 반응에만 효율적으로 쓰였다는 뜻이다.

연구팀은 광촉매 효율과 안정성을 보완한다면 지상에서 가장 풍부한 재생에너지인 태양광을 직접 활용하는 이상적인 그린기술이 될 것이라고 설명했다.