DGIST 에너지공학전공 상가라쥬 샨무감(Sangaraju Shanmugam) 교수 연구팀은 공기 중 떠다니는 질소를 활용해 암모니아를 합성하는 새로운 개념의 암모니아 합성촉매를 개발했습니다. 기존의 암모니아 합성법과 거의 동일한 합성효율을 보여줄 뿐만 아니라 이산화탄소를 배출하지 않는 친환경적인 특성까지 지녀 향후 관련 산업계에 긍정적인 영향을 줄 것으로 기대됩니다. 해당 연구는 'Applied Catalysis B: Environmental'에 게재됐습니다.
질소로부터 암모니아 합성한다
암모니아는 비료나 수소운반체 등 다양한 분야에 활용되는 귀한 화학 원재료 중 하나입니다. 하지만 암모니아를 합성하는데 사용되는 기존 방식인 '하버-보슈법'은 인류가 배출하는 전체 이산화탄소의 1~2%를 차지할 만큼의 많은 이산화탄소를 배출해 환경파괴의 원인 중 하나로 지목돼왔습니다.
- 수소운반체( hydrogen carrier)
수소의 운반에 관계하는 화합물. 생체 내의 물질 산화에서 그 물질로부터 빠져나온(탈수소반응에 의함) 수소는 여러 종류의 유기화합물과 순차적으로 주고받고 마지막으로 산소와 결합하여 물이 됩니다.
이에 샨무감 교수 연구팀은 전기화학적 반응을 일으켜 공기 중 질소로부터 암모니아로 합성하는 '질소환원반응(NRR)'을 이용한 방식을 제시했습니다. 연구팀은 새롭게 개발한 촉매를 이용하여 질소 환원 반응을 일으킬 경우 공기 중 질소가 액체화되면서 암모니아를 합성할 수 있다고 밝혔습니다. 이는 기존의 '하버-보슈법'과 달리 이산화탄소가 배출되지 않는 것이 특징입니다. 또한 기존 방식보다 암모니아를 합성하는데 있어 상대적으로 낮았던 효율성 문제도 함께 해결해, 관련 연구가 갖고 있던 한계도 극복했습니다.
DGIST 에너지공학전공 샨무감 교수는 "이번에 개발한 암모니아 합성 촉매는 합성과정에서 발생되는 이산화탄소가 없고, 여러 합성 준비 단계를 거치지 않고 바로 단 한 번만의 반응을 통해 암모니아 합성이 가능하다"며 "이는 합성을 위해 여러 단계를 거치고, 그 과정에서 이산화탄소를 발생시키는 기존의 암모니아 합성법과 달리 진정한 친환경적인 접근이다"고 말했습니다.
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