주요 대기오염 물질인 일산화질소(NO)에서 암모니아를 생산하는 기술이 개발됐다.
KAIST(총장 이광형)는 건설및환경공학과 한종인 교수 연구팀이 일산화질소로부터 암모니아를 생산하는 고효율 전기화학 시스템을 개발했다고 23일 밝혔다. 비싼 귀금속 촉매 대신 값싼 철 촉매를 이용, 상온 및 상압 조건에서 세계 최고 수준의 전기화학적 암모니아 생산 속도를 기록했다.
이 연구는 UNIST(총장 이용훈) 에너지화학공학과 권영국 교수팀, 한국화학연구원(원장 이미혜) 환경자원연구센터 김동연 박사와 함께 진행했다.
연구팀은 일산화질소 기체를 직접 전극에 주입하는 기체 확산 전극을 사용, 물질 전달 속도를 늘렸다. 또 나노 크기의 철 촉매를 전극에 도포해 부반응을 억제하고 암모니아 생산 효율을 높였다.
그 결과, 암모니아 생산 속도가 기존의 질소기체를 활용한 전기화학적 암모니아 생산 속도의 100배 이상(1236μmolcm-²h-¹)을 기록했다.
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이러한 접근법은 대부분의 전기화학 반응에서 100%의 순수한 원료 기체를 필요로 하는 것과 달리 사용되는 일산화질소 가스의 농도를 1~10%까지 낮출 수 있어 현장 적용에 적합하다. 또 기존 암모니아 생산 공정인 하버-보쉬법이 섭씨 400도, 200기압 이상의 고에너지 조건이 필요한데 반해, 연구팀이 개발한 전기화학 시스템은 상온 및 상압 조건에서 암모니아를 생산할 수 있어 공정 설비와 비용 부담을 줄일 수 있다.
KAIST 천선정 박사과정, 창원대학교 김원준 교수가 공동 제1 저자로 참여한 이번 연구성과는 학술지 'ACS 에너지 레터스(Energy Letters)'에 최근 게재됐다. 한국에너지기술평가원, 한국연구재단 등의 지원을 받아 수행됐다.
