햇빛, 폐수만으로 탄소 배출없이 그린 암모니아 만든다 > 기후·환경·에너지 자료

국내 연구진이 수소연료 저장체로 각광받고 있는 암모니아를 햇빛과 폐수만으로 이산화탄소 배출 없이 만드는 방법을 개발해 주목받고 있다.

울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과, 한양대 화학공학과, 중국 쓰촨대 재료과학과 공동 연구팀은 햇빛을 이용해 폐수 속 질산염을 암모니아로 전환하는 광촉매 기술을 개발했다고 14일 밝혔다. 이번 연구 결과는 화학 분야 국제학술지 ‘앙게반테 케미 국제판’에 실렸다.

비료 원료로 주로 사용되는 암모니아는 최근 수소를 저장하는 물질로 주목받고 있다. 문제는 청정 에너지 수소를 옮기는데 사용하기 위한 암모니아를 만들면서 배출되는 이산화탄소가 전 세계 탄소배출량의 1.8%를 차지한다는 점이다. 이 때문에 질소를 물에 녹인 후 전기분해 방법으로 암모니아를 생산하는 방법이 주목받고 있지만 질소가 물에 잘 녹지 않는데다가 화석연료로 만든 전기를 써야 한다는 문제가 있다. 

연구팀은 이에 질산 대신 질산염은 물에 잘 녹는다는 점에 주목했다. 전기 대신 광촉매를 사용하면 햇빛을 받아 만든 전자가 질산염을 환원시켜 암모니아를 합성할 수 있다는 것이다. 더군다나 질산염은 폐수 속에도 많이 존재한다. 이 때문에 암모니아 생산을 하면서 이산화탄소 발생도 억제하고 폐수도 처리할 수 있는 일석이조의 효과를 거둘 수 있는 것으로 전망되고 있다.

실제로 연구팀은 반도체 물질인 실리콘을 나노미터 크기의 끈 형태로 만든 실리콘 나노와이어 광촉매를 이용해 저전압 상황에서도 질산염을 95.6% 환원시켜 암모니아를 만드는데 성공했다.

이재성 UNIST 교수는 “이번 연구는 암모니아 생산과정에서 나오는 이산화탄소도 잡고 폐수 속 질산염도 처리할 수 있도록 한 것”이라며 “광촉매 효율과 안정성을 보완한다면 태양광만으로 암모니아를 생산할 수 있는 이상적인 그린 기술”이라고 설명했다.