일본 오이타 대학 나가오카 카스토시 교수 연구팀은 실온에서 암모니아와 산소를 촉매에 공급해 수소를 추출하는 데 성공, 짧은 시간 내에 수소를 분리하는 촉매 공정을 개발했다고 발표했다. 기존에 암모니아에서 수소를 분해하기 위해서는 많은 열 에너지를 공급해야 했고, 이로 인해 암모니아를 에너지 자원으로 활용하기 어려웠다.
연구팀은 암모니아에 산소를 섞어 발열 반응을 유도, 촉매의 온도를 빠르게 끌어올려 실온에서도 수소를 순간적으로 추출할 수 있게 만들었다. 이 공정은 외부 열 공급 없이도 반복할 수 있다는 게 장점이다. 이 신기술을 통해 수소 제조가 쉬워질 뿐 아니라 수소 추출 장치의 소형화도 이뤄낼 것으로 기대된다.
현재의 친환경차 트렌드는 순수전기차와 하이브리드 자동차가 주도하고 있지만, 전기차는 충전 시간과 주행거리 등 배터리 기술의 한계로 성장이 더뎌지는 추세고, 하이브리드 자동차는 여전히 온실가스를 배출한다는 한계가 있다. 수소연료전지차는 연료 충전 시간과 주행거리가 내연기관 자동차와 비슷하거나 뛰어나고 수증기만 배출해 미래 친환경차로 각광받고 있다.
그러나 문제는 수소의 생산 과정이다. 기존에는 암모니아에서 수소를 추출하기 어려워 탄화수소 화합물을 개질(reform)해 수소를 추출하는 방법이 일반적이었다. 그러나 이 공정에서 이산화탄소가 배출되기 때문에 친환경적이지 못했다. 이러한 수소 공급의 어려움은 수소연료전지차(FCEV)의 대량 보급에도 큰 장애물이다.
이번에 새롭게 개발된 공정이 상용화되면 지금보다 훨씬 저렴한 비용으로 오염물질을 배출하지 않고 수소의 대량 생산이 가능해 질 전망이다. 특히 암모니아는 동물의 배설물 등 기존 폐기물에서 손쉽게 추출할 수 있어 에너지 순환에 크게 기여할 것으로 기대된다.
카스토시 교수 연구팀은 “후속연구를 진행해 암모니아에서 수소를 간단하고 신속하게 추출할 수 있는 새로운 촉매 공정을 구축할 수 있을 것”이라고 밝혔다. 이번 연구성과는 국제학술지 사이언스 어드밴스 온라인판에 게재됐다.
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