울산과학기술원(UNIST)이 폐수 속 질산염을 고부가가치 에너지원 암모니아로 바꾸는 기술을 개발했다. 태양광을 이용해 이산화탄소 배출이 없는 그린 암모니아를 만들고 폐수 속 오염물질도 정화할 수 있다.
UNIST는 서관용·장지욱 에너지화학공학과 교수팀(이하 서 교수팀)이 햇빛을 이용해 폐수 속 질산염에서 암모니아를 얻는 기술을 개발했다고 23일 밝혔다.
암모니아는 연간 1억5000만톤 이상 소비되는 산업·농업 필수 화학물질이다. 수소 함량이 높아 차세대 에너지 저장·운송체로도 주목받고 있다.
하지만 생산량의 90% 이상이 고온·고압 조건의 하버-보슈 공정에 의존해 막대한 온실가스를 배출한다.
서 교수팀은 태양광을 에너지원으로, 폐수 속 질산염을 원료로 이산화탄소 배출 없이 암모니아를 만드는 광전기화학(PEC)시스템을 개발했다. 질산염은 고농도일 경우 청색증, 위장암 등을 유발한다.
광전기화학시스템은 실리콘 광전극과 니켈포일촉매로 구성돼 있다. 실리콘 광전극은 햇빛을 받아 전자를 만들고, 이 전자는 니켈포일촉매와 반응해 질산염을 선택적으로 환원시켜 암모니아로 바꾼다.
서 교수팀은 니켈촉매 표면에 얇게 생기는 니켈 하이록사이드로 수소 발생 경쟁 반응을 억제하고 암모니아에 대한 선택성을 높인 것이 주효했다고 분석했다.
서관용 교수는 “오염물질 질산염을 차세대 에너지원인 암모니아로 바꾸면 수질 정화와 탄소중립을 동시에 달성할 수 있다”며 “이 시스템을 실제 야외에서도 암모니아를 생산할 수 있게 대면적 장치로 제작해 실증하는 연구를 추진할 것”이라고 말했다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com