“화학 첨가물없이 친환경으로”…상온서 암모니아 생산길 열렸다 작성일 08-20 14 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <strong class="summary_view" data-translation="true">- KIST·명지대, ‘수소 발생 지연’ 신개념 촉매 개발</strong> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="23Fnjwu5Xk"> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="ed48022cc76c605690a00bbf95ccb48aa5b0a7a089fc53660cb3e4b16cdcf0e7" dmcf-pid="V03LAr71Gc" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="이번 연구를 수행한 KIST 연구진. 이주원(왼쪽부터) 박사후연구원, 전성주 학생연구, 정소희 선임연구원.[KIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/20/ned/20260820120243335ebht.png" data-org-width="1051" dmcf-mid="KUdW5poM5D" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/20/ned/20260820120243335ebht.png" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 이번 연구를 수행한 KIST 연구진. 이주원(왼쪽부터) 박사후연구원, 전성주 학생연구, 정소희 선임연구원.[KIST 제공] </figcaption> </figure> <p contents-hash="afb91d41ff1224f720cf0fc362b3e5cc05b5a36fb0d53baa361d00df8c1fb870" dmcf-pid="fp0ocmzt1A" dmcf-ptype="general">[헤럴드경제=구본혁 기자] 비료의 핵심 원료이자 미래 수소경제의 핵심 에너지 운반체로 꼽히는 암모니아를 고온·고압 없이 상온에서 생산할 수 있는 새로운 길이 열렸다.</p> <p contents-hash="fa52cb406fca21a651e30b4e9e890a7d27fcbc5ee1f312dd66982562e873b343" dmcf-pid="4UpgksqFYj" dmcf-ptype="general">한국과학기술연구원(KIST) 극한물성소재연구센터 정소희 박사 연구팀은 명지대학교 김수연 교수팀과 공동으로 전기화학적 암모니아 생산 과정에서 수소 발생을 늦춰 상온·상압에서도 생산 효율을 높일 수 있는 촉매를 개발했다고 20일 밝혔다.</p> <p contents-hash="664c78ea2062a3255373783d91324cc4b721673a7a7c56837d53c65e32e3fa6b" dmcf-pid="8uUaEOB3HN" dmcf-ptype="general">암모니아는 비료 생산뿐 아니라 수소를 저장하고 운반할 수 있는 에너지 운반체로 주목받고 있다. 하지만 기존 암모니아 생산에는 400℃ 이상의 고온과 높은 압력이 필요하다. 대부분 화석연료에 의존해 생산 과정에서 배출되는 이산화탄소도 전 세계 에너지 부문 배출량의 1~2%에 달한다.</p> <p contents-hash="4af50b18226fd642facc31aea0d537b4f6af48879d2e2a4082c035bb49782506" dmcf-pid="6ag5pBcnYa" dmcf-ptype="general">이를 해결하기 위해 전기를 이용해 암모니아를 생산하는 기술이 대안으로 떠오르고 있지만 문제가 있다. 암모니아가 만들어지기 전에 수소가 먼저 발생해 생산 효율이 떨어진다는 점이다.</p> <p contents-hash="06da5baef3b9d0607edc1dafd9040d591faafce5e1fff1ec4211b093b1f02600" dmcf-pid="PNa1UbkLXg" dmcf-ptype="general">암모니아가 만들어지려면 질소(N₂)가 촉매 표면에서 수소(H)와 만나야 한다. 하지만 수소끼리 먼저 결합하면 암모니아가 아닌 수소 기체(H₂)가 만들어져 빠져나간다.</p> <p contents-hash="d4ae793df774a432d2ea73236874cb0bdb1b3bd44c7cdc21ff955529ba22389b" dmcf-pid="QjNtuKEoYo" dmcf-ptype="general">기존에는 이를 막기 위해 수소가 촉매에 잘 달라붙지 않도록 하는 방식이 주로 사용됐다. 하지만 이 경우 정작 암모니아 합성에 필요한 수소까지 부족해지는 한계가 있었다.</p> <p contents-hash="0b46020b9890409fcdd8f7506c85af466e294245bcd99d5c35fb18e6c110acb7" dmcf-pid="xAjF79DgGL" dmcf-ptype="general">연구팀은 발상을 뒤집었다. 수소를 촉매에서 밀어내는 대신 오히려 단단하게 붙잡아 수소 기체로 빠져나가는 시간을 늦췄다. 붙잡힌 수소가 그 사이 질소와 반응해 암모니아를 만들도록 한 것이다. 연구팀은 이를 ‘지연된 수소 발생 반응’이라고 명명했다.</p> <p contents-hash="6cb06057501c5941e92f0893f32d220a977c951ee10f86d04f8b9816bda74945" dmcf-pid="yUpgksqFtn" dmcf-ptype="general">이를 위해 촉매 표면의 텅스텐과 바나듐이 서로 협력해 수소와 질소를 동시에 효과적으로 붙잡는 구조를 구현했다.</p> <p contents-hash="3e0718286daa2775139eccfe02de497121fc3124fd6ae7f705bdc6efaad4bfe5" dmcf-pid="WuUaEOB3Zi" dmcf-ptype="general">성능도 뛰어나다. 개발한 촉매는 상온·상압에서 촉매 1㎎당 시간당 381.3㎍의 암모니아를 생산했다. 투입된 전기 가운데 실제 암모니아 생산에 사용된 비율은 13.0%로, 별도의 화학 첨가물을 사용하지 않은 순수 촉매 기준 국내 최고 수준이다.</p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="dcfed10ef34e55d6d1b866501f83309fcba0b191c8ce7b3d8ed6eef70f6ff1ee" dmcf-pid="Y7uNDIb0XJ" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="2.5차원 촉매의 수소 지연 메커니즘 개념도.[KIST 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/20/ned/20260820120243553fulx.png" data-org-width="1280" dmcf-mid="96c0qVrNGE" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/20/ned/20260820120243553fulx.png" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 2.5차원 촉매의 수소 지연 메커니즘 개념도.[KIST 제공] </figcaption> </figure> <p contents-hash="4fc44c5b7a35177e39630049a397be9bc0c86e15cb891451fc0852b3471573e4" dmcf-pid="Gz7jwCKp1d" dmcf-ptype="general">내구성과 대면적화 가능성도 확인했다. 30시간 동안 안정적으로 성능을 유지했으며 촉매 면적을 기존보다 30배 확대한 조건에서도 약 80%의 성능을 유지했다.</p> <p contents-hash="1d509aec902fc2737497b6d58d1dadac3ed8529b7a163efd9560ecc1b2448a09" dmcf-pid="HqzArh9U5e" dmcf-ptype="general">연구팀은 이번 기술을 태양광·풍력과 같은 재생에너지와 결합하면 기존 암모니아 생산 공정의 막대한 에너지 소비와 탄소배출을 크게 줄일 수 있을 것으로 보고 있다.</p> <p contents-hash="76418e9fabef6c2426b69124f5379b7c6b94fb0b6363812dd6535783decb7174" dmcf-pid="XBqcml2uXR" dmcf-ptype="general">특히 암모니아는 단위 부피당 많은 수소를 저장할 수 있어 장거리 수소 운송·저장 매체로 활용 가능성이 높다. 향후 암모니아 연료전지와 선박·대형 운송수단용 무탄소 연료까지 활용 영역이 확대될 경우 청정수소 공급망 구축과 산업·수송 부문의 탄소중립에도 기여할 전망이다.</p> <p contents-hash="9c8dac839b84133d61311464844ddc80b38c99138a508b474159d06999017ee1" dmcf-pid="Zt1JaEpX5M" dmcf-ptype="general">정소희 선임연구원은 “암모니아 생산을 방해하던 수소 발생을 단순히 막는 대신 늦춤으로써 상온·상압에서 암모니아 생산에 활용하는 새로운 방법을 제시했다”며 “앞으로 대면적 촉매와 연속 생산 기술을 개발해 상용화 가능성을 높이겠다”고 말했다.</p> <p contents-hash="3f925c11089a9986a8a1ca449110b218f7558ff94805d955c7ba2b0bb7d36de0" dmcf-pid="5FtiNDUZHx" dmcf-ptype="general">이번 연구결과는 국제학술지 ‘어플라이드 카탈리시스 B: 인바이런먼트 앤 에너지’ 최신호에 게재됐다.</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 헤럴드경제. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 무거운 화물, 드론→로봇으로…배송해 드립니다 [지금은 우주] 08-20 다음 “40㎏ 무거운 택배도 척척”…드론이 나르고 로봇이 문앞까지 ‘배달’ 08-20 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
