김건태 UNIST 교수팀, 액상암모니아 분해로 그린수소 생산
김건태 UNIST 교수팀, 액상암모니아 분해로 그린수소 생산
  • 유정근 기자
  • 승인 2021.05.06
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

수전해 방식보다 전력 소모 3배↓
김건태 UNIST 에너지화학공학과 교수팀
김건태 UNIST 에너지화학공학과 교수팀

[투데이에너지 유정근 기자] 김건태 UNIST(총장 이용훈) 에너지화학공학과 교수팀이 액상암모니아(NH₃)를 전기로 분해해 순도 100%에 가까운 그린수소(H₂)를 대량 생산하는 데 성공했다.

연구진이 제안한 분석기술로 평가한 결과 이 방식은 물 전기분해로 수소를 만드는 것보다 전력 소모량이 3배 적었다.

암모니아 합성법은 수소를 운송하는 가장 효율적인 방법 중 하나다. 수소로 암모니아를 합성하면 1.5배 많은 수소를 운반할 수 있고 운송 중 손실이 적기 때문이다. 또한 기존 액화 암모니아 운송 인프라를 활용할 수 있다는 장점도 있다.

연구팀은 다공성 니켈 폼(NI foam) 전극을 이용해 액상 암모니아에서 수소를 추출하는 데 성공했다. 니켈 폼 전극 표면에서는 순환전류법으로 고르게 도포된 촉매(백금) 입자가 있어 효율이 높다. 이렇게 합성된 전극을 액상 암모니아에 넣은 뒤 전류를 흘려주면 액상 암모니아가 전기분해되면서 수소를 얻을 수 있다. 

최적화된 구동 환경에서는 1kWh의 전력으로 569L의 수소를 생산할 수 있다. 물전기분해대비 소비 전력량 3배 이상 낮은 수치다. 이는 암모니아를 쓸 때 물보다 적은 전력과 비용으로 그린수소를 생산할 수 있음을 실증한 것이다.

제 1저자인 양예진 UNIST 에너지공학과 석·박사통합과정 연구원은 “암모니아 전해 환경에서 뛰어난 수소 생산 활성도를 갖는 전극 제작 공법을 썼다”라며 “이 전극은 산화 및 환원 반응에서 모두 함께 쓸 수 있는 전극으로 암모니아 전해 시스템 단순화 및 구축 비용 절감에 큰 기여를 할 것으로 기대한다”고 말했다.

공동 제1저자 김정원 UNIST 에너지공학과 석·박사통합과정 연구원은 “이번 연구는 암모니아 전해 구동을 위한 최적의 조건을 찾은 것에도 의미가 크다”라며 “향후 암모니아 전해 상용화를 위한 기초 연구로써도 의미가 있다”고 설명했다.

김건태 교수는 “이번 연구에서 제시한 고효율 전극을 암모니아 전해 공정을 적용하게 된다면 암모니아 전해 수소 생산 기술 상용화가 한층 빨라질 것”이라며 “암모니아 더 나아가 폐(廢)암모니아를 CO₂-free 수소로 재 자원화하는 연구 가능성도 다각적으로 제시돼 신재생에너지의 새로운 패러다임을 개척했다”고 전했다.

이번 연구는 이민재, 서명기, 민형기, 최영헌 롯데케미칼 기초소재연구소 박사가 각각 공동 저자로 참여했으며 연구결과는 에너지 및 재료분야 국제학술지 재료화학 저널 A(Journal of Materials Chemistry A) 온라인판에 3월27일자로 공개돼 표지논문(Inside front cover)으로 정식출판을 앞두고 있다.

한편 이번 연구 수행은 롯데케미칼, 과학기술정보통신부, 한국연구재단(NRF) 등의 지원으로 이뤄졌다.


댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글 0
댓글쓰기
계정을 선택하시면 로그인·계정인증을 통해
댓글을 남기실 수 있습니다.

해당 언어로 번역 중 입니다.