태양에너지로 암모니아 만든다...'세계 최고 속도'

[UNIST 장지욱·장성연 교수팀 (울산과학기술원 제공=연합뉴스)]

태양에너지만으로 고효율의 암모니아를 생산할 수 있는 기술을 울산과학기술원(UNIST) 연구진이 개발했습니다.

오늘(16일) UNIST에 따르면 에너지화학공학과 장지욱, 장성연 교수팀은 미국 스탠퍼드대 토마스 F. 자라밀로 교수(Thomas F. Jaramillo)와 공동으로 페로브스카이트 기반 친환경 암모니아 생산 광전극 시스템을 만들었습니다.

이 광전극으로 암모니아를 생산하는 속도는 미국 에너지부가 정한 친환경 암모니아 생산 속도의 상용화 기준치를 약 1.7배 웃돌았습니다.

이는 세계 최고 태양광 암모니아 생산 속도 기록이라고 연구팀은 설명했습니다.

공업 원료인 암모니아는 비료, 음식, 제약 등 고부가가치 화합물을 합성하는 데 쓰입니다.

그러나 현재 대부분의 암모니아는 '하버-보쉬 공정'으로 생산돼 친환경적이지 않고, 막대한 양의 화석 연료를 소모해야 한다는 문제가 있습니다.

연구팀은 페로브스카이트 태양전지를 보호해 높은 성능과 내구성을 갖춘 광전극 시스템을 고안했습니다.

광전극은 페로브스카이트가 물과 직접 접촉하는 것을 막고, 페로브스카이트와 암모니아 생산 촉매를 전기적으로 연결하고 고정합니다.

물속에서 빛을 받은 광전극은 전하를 생산하고, 전하는 전극 표면에 노출된 암모니아 생산 촉매에 효율적으로 전달돼 안정적으로 높은 효율의 암모니아가 만들어집니다.

연구팀은 암모니아를 외부 전압 없이 생산하기 위해 물보다 낮은 전압에 반응하는 글리세롤을 이용했습니다.

글리세롤이 첨가된 물에 광전극을 담그고 빛을 쪼여 암모니아를 생산하는 것입니다.

암모니아 생산과 동시에 부산물로 글리세롤보다 9배 이상 가치가 높은 글리세릭 엑시드도 생산됐습니다.

장지욱 교수는 "개발된 기술은 외부 전압 없이도 고효율 암모니아를 생산할 수 있다"며 "다양한 친환경 연료를 생산하는 데도 활용할 수 있을 것"이라고 말했습니다.

장성연 교수는 "이번 연구는 태양광 연료의 상용화가 되는 태양광 연료 생산 속도 기준을 초과 달성했다는 점에서 큰 의의가 있다"고 말했습니다.

연구 결과는 촉매 분야 학술지인 '네이처 카탈리시스'(Nature Catalysis)에 지난 1일 자로 공개됐습니다.

연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단의 우수연구자교류지원사업, 글로벌 기초연구실 지원사업 등을 통해 이뤄졌습니다.

당신의 제보가 뉴스로 만들어집니다.SBS Biz는 여러분의 제보를 기다리고 있습니다.홈페이지 = https://url.kr/9pghjn

짧고 유익한 Biz 숏폼 바로가기

SBS Biz에 제보하기

저작권자 SBS미디어넷 & SBSi 무단전재-재배포 금지