미세먼지 원인물질로 '수소 저장고' 만드는 기술 개발

미세먼지 원인물질을 수소저장체인 암모니아(NH3)로 전환하는 기술이 개발됐다.

울산과학기술원(UNIST 이하 울산과기원)은 1일 미세먼지 원인 물질인 일산화질소를 그린 수소 저장체로 활용 가능한 암모니아로 전환하는 기술을 개발했다고 밝혔다.

울산과기원에 따르면 에너지화학공학과 권영국 교수 연구팀은 임한권 교수팀, 한국과학기술원(KAIST) 김형준 교수팀과 함께 미세먼지 전구체인 일산화질소 원료를 상온·상압에서 100% 암모니아로 변환시키는 전기화학 시스템을 개발했다.

기존 전기화학적 변환기술은 일산화질소가 전해질에 잘 녹지 않아 반응속도가 매우 느렸다. 질소 기체 등이 생성되는 등 부반응 부산물이 많아 활용성이 떨어지는 것도 문제점으로 지적됐다.

연구팀은 문제 해결을 위해 금속착합물을 전해질 속에 넣어 일산화질소를 흡착하는 역할을 하도록 했다. 이에 물에 녹아야 반응이 활발해지는 일산화질소 용해도가 100배 이상 개선됐고, 내구성도 향상됐으며 부산물도 생성되지 않았다. 

현재 암모니아는 대부분 이산화탄소(CO2)를 배출하는 ‘하버 보슈 공법’으로 생산되는데 이 기술을 통해 온실가스의 주범인 이산화탄소를 배출하는 단점도 극복했다. 

암모니아는 최근 수소 에너지 저장체로 각광받고 있다. 무게 대비 수소 저장 용량이 다른 액상 수소저장체와 비교했을 때 월등히 높기 때문이다.  

또 수소를 방출할 때도 질소 이외에 다른 부산물이 없다는 점에서 친환경적이라 인정받고 있다. 

연구팀은 성능을 높이고 비용을 줄이기 위한 후속 연구를 이어갈 방침이다. 권 교수는 "미세먼지 계절 관리제 시행과 질소산화물 환경부담금으로 배출원의 경제적 부담이 가중되고 있다"며 "미세먼지 원인을 제거하는 동시에 그린 수소 저장체인 암모니아를 생산하는 기술로 경제적 부담을 완화할 수 있을 것"이라고 말했다.

연구는 재료공학·전기화학 분야 국제 학술지인 '에이씨에스 에너지 레터스'(ACS Energy Letters) 속표지 논문으로 선정돼 지난달 13일에 출판됐다.

이번 연구는 한국연구재단, 울산시 등의 지원으로 이뤄졌다.