[나주=뉴시스]이창우 기자 = 한국에너지공과대학교(KENTECH·켄텍) 연구팀이 상온에서 효율적으로 수소를 생산할 수 있는 혁신적인 기술을 개발했다.

기존 암모니아 기반 수소 생산 기술이 고온에서만 작동해 에너지 소모가 크고 비용이 많이 들었으나 이러한 한계를 극복할 수 있게 됐다,

18일 켄텍에 따르면 김우열 교수 연구팀이 '촉매 재생' 기술을 통해 촉매 성능 저하 문제를 해결하고 수소 생산 효율을 획기적으로 끌어올렸다.

그간 연구팀은 암모니아를 분해해 수소를 생산하는 과정에서 발생하는 촉매 비활성화 문제를 집중적으로 연구했다.

기존 기술은 촉매가 시간이 지남에 따라 성능이 급격히 저하되면서 상용화에 큰 장애물로 작용했다.

연구팀은 촉매 성능 저하의 원인이 촉매 자체의 파괴가 아니라 전해질 환경에서 생성된 질소산화물(NOx) 중간체로 인한 '표면 중독 현상'임을 규명했다.

즉 촉매가 영구적으로 파괴된 것이 아니라 반응 부산물로 인해 일시적으로 기능이 제한된 상태에 불과하다는 것이다.

연구팀은 이러한 연구 결과를 바탕으로 기존의 물 기반 전해질 대신 비수계 용매인 아세토니트릴(MeCN)을 사용해 촉매의 성능을 회복시키는 방법을 제시했다.

또 이 방법을 통해 수소 생산 효율이 기존보다 최대 6.9배 향상됐음을 확인했다.

특히 연구팀은 성능이 저하된 촉매도 MeCN 환경으로 전환하자 다시 초기 상태에 가까운 성능을 회복하는 '촉매 재생' 현상 실험을 통해 입증했다.

김우열 교수는 "물 활성도를 정밀하게 제어하는 전해질 공학은 NOx 중독 억제와 촉매 재생을 동시에 달성할 수 있는 핵심 기술"이라며 "향후 분산형 수소 생산 장치와 재생에너지 연계 수소 스테이션의 수명 연장과 유지 비용 절감에 크게 기여할 것"이라고 전망했다.

이번 연구는 암모니아 기반 수소 생산뿐 아니라 연료전지, 태양광 연계 전해 시스템 등 다양한 분야에서 응용될 수 있을 것으로 기대된다.

연구팀은 기술이 상용화되면 수소 생산의 효율성을 크게 높이는 동시에 경제적 부담도 줄일 수 있을 것으로 보고 있다.

이번 연구는 켄텍 김우열 교수 연구팀을 중심으로 한국과학기술연구원(KIST) 문건희 박사, 경북대학교 박현웅 교수 등과 협력해 진행했다.

연구 성과는 독일화학회(GDCh)가 발행하는 세계적인 화학 저널 '앙게반테 케미 국제판(Angewandte Chemie International Edition);에 게재됐다.


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