▲한국에너지기술연구원 수소연구단 구기영 박사 연구진이 개발한 세륨이 첨가된 루테늄 촉매를 들고 있다.
한국에너지기술연구원
수소경제의 열쇠인 '암모니아'에서 수소를 빠르게, 많이 뽑아내서 청정 수소 생산을 앞당겨줄 세계 최고 수준의 '암모니아 분해용 루테늄(Ru) 촉매'를 국내 연구진이 개발했다.
암모니아는 코를 움켜쥐게 만들지만, 해외로부터 대량의 청정수소 도입 시 가장 경제적이고 친환경적인 수소 캐리어로 주목 받고 있다. 떄문에 전 세계의 눈과 귀가 수소 운반과 저장의 돌파구이자 탄소중립의 연료인 암모니아에 집중하고 있다고 해도 과언이 아니다.
무엇보다 암모니아로부터 고순도 수소를 생산하는 상용공정은 전 세계적으로 전무하고, 핵심요소 기술인 촉매 및 반응기 개발이 필요한 상황이다. 이런 가운데 국내 연구진이 암모니아로부터 고순도 수소를 생산하는 촉매를 개발한 것은 '암모니아 기반 청정수소 생산 기술 조기 상용화'에 새로운 돌파구를 마련했다는 평가를 받고 있다.
한국에너지기술연구원(원장 이창근)은 15일 이같이 알리면서 "수소연구단 구기영 박사 연구진이 개발한 촉매는 기존 루테늄보다 사용량은 절반 수준으로 낮추고 세륨을 첨가해 세계 최고 수준의 높은 수소 생성률(촉매 1g이 시간(분)당 생산하는 수소의 양)을 보여 청정수소 생산에 탄력이 붙을 전망"이라고 밝혔다.
널리 알려졌듯이 '수소'는 탄소중립과 에너지 안보를 동시에 해결하는 핵심 에너지원으로 주목받고 있다. 그리고 수소의 운송과 저장을 위해 액체로 변환되는데, 질소(N)와 수소(H)가 화합된 암모니아(NH3)는 상온에서 액체 상태를 유지하며 기체보다 부피가 작아 대용량 저장과 운송이 용이해 수소 캐리어로 가장 유망하다. 또 운송된 암모니아는 분해해 수소를 다시 연료로 활용할 수 있어, 수소와 함께 암모니아의 위상도 높아지고 있다.
떄문에 암모니아의 분해 효율을 높이기 위해서는 질소의 재결합과 탈착이 효과적으로 이뤄져야 하는데, 현재 루테늄이 가장 우수한 활성을 보이지만, 희소성으로 인해 높은 비용과 저온에서의 낮은 활성이 문제점으로 지적되고 있다. 따라서 낮은 온도에서 활성이 높고 내구성이 우수한 촉매 개발이 필요한 상황이었다.
저온에서 수소 생성률 획기적으로 향상시킨 '세륨' 역할 규명