기자명 문병도 기자
  • 입력 2021.05.06 12:00

김건태 UNIST 교수 연구팀...다공성 니켈 폼 전극 이용

그린수소 생산 전극(니켈기반)에 촉매를 입히는 기술 (사진제공=UNIST)

[뉴스웍스=문병도 기자] 액상 암모니아에서 수소를 추출하는 기술은 그린수소 시대를 앞당길 핵심 기술로 꼽힌다.

김건태 울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 교수팀이 액상 암모니아(NH₃)를 전기로 분해해 순도 100%에 가까운 그린수소를 대량 생산하는 데 성공했다. 물 전기분해로 수소를 만드는 것 보다 소모 전력량이 3배나 적었다.

수소를 운송하는 방법 가운데 가장 효율적인 것이 암모니아 합성법이다. 수소로 암모니아를 합성하면 1.5배 많은 수소를 운반할 수 있고 운송 중 손실이 적기 때문이다.

기존 액화 암모니아 운송 인프라를 활용할 수 있는 것도 장점이다. 수소를 암모니아로 합성하는 기술은 상용화되지만, 암모니아에서 다시 수소 뽑는 기술은 아직 초기 단계다.

연구팀은 다공성 니켈 폼 전극을 이용해 액상 암모니아에서 수소를 추출하는 데 성공했다.

니켈 폼 전극 표면에서는 순환전류법으로 고르게 도포된 백금 입자가 있어 효율이 높다.

이렇게 합성된 전극을 액상 암모니아 넣은 뒤 전류를 흘려주면 액상 암모니아가 분해되면서 수소를 얻을 수 있다.

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

양예진 UNIST 에너지공학과 석·박사통합과정 연구원은 "암모니아 전해 환경에서 뛰어난 수소 생산 활성도를 갖는 전극 제작 공법을 썼다"며 "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.

김건태 교수는 "연구에서 제시한 고효율 전극을 암모니아 전해 공정을 적용하게 된다면 암모니아 전해 수소 생산 기술 상용화가 한층 빨라질 것"이라며 "암모니아, 더 나아가 폐 암모니아를 'CO2-프리 수소'로 재 자원화하는 연구 가능성도 다각적으로 제시돼 신재생에너지의 새로운 패러다임을 개척했다"고 전했다.

롯데케미칼, 과학기술정보통신부-한국연구재단(NRF)등의 지원으로 이뤄지고 이민재, 서명기, 민형기, 최영헌 롯데케미칼 기초소재연구소 박사가 참여한 이번 연구결과는 에너지 및 재료 분야 국제학술지 재료화학 저널 A 온라인판에 3월 27일자로 공개됐으며 표지논문으로 선정돼 정식출판을 앞두고 있다. 

  양예진(오른쪽 하단부터 시계방향으로) 연구원, 김정원 연구원, 조효이 연구원, 성아림 연구원, 김건태 교수가 기념촬영하고 있다. (사진제공=UNIST)
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