UNIST 연구팀 "암모니아에서 '순도 100%' 수소 분리 공법 개발"

(울산=뉴스1) 김세은 기자 = 백종범 울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 교수팀이 암모니아에서 '순도 100% ' 수소를 분리해 내는 볼 밀링 공법을 개발했다고 25일 UNIST가 밝혔다.

UNIST에 따르면 암모니아는 청정연료인 수소를 값싸게 저장·운반할 수 있는 물질로 무게 대비 수소 함량이 높고 저장·운송 인프라도 잘 갖춰져 있다. 그러나 암모니아에 화학적으로 저장된 수소를 다시 꺼내 쓰려면 400~600도의 고온 분해와 추가 정제 공정이 필요하다.

반면, 이번에 개발한 공정을 이용하면 달리 50도 수준의 낮은 온도에서 반응이 일어나기 때문에 추가 정제 과정 없이 수소를 얻을 수 있다는 게 백 교수 연구팀의 설명이다.

직경 수 ㎜ 크기 구슬이 들어 있는 밀폐 용기에 암모니아 기체와 실리콘 분말을 함께 넣고 흔들면 구슬의 충격과 마찰로 실리콘이 활성화되면서 암모니아가 빠르게 분해되면서 수소가 나온다. 암모니아가 분해될 때 질소도 수소와 함께 나오지만, 이 질소는 기체 형태로 방출되지 않고 실리콘과 반응해 질화규소로 전환된다.

연구팀은 "실험 결과, 암모니아 기체가 분해되면서 생성된 수소는 기체 불순물이 전혀 없는 '순도 100%'의 수소로 확인됐다"고 설명했다. 실제 폐태양광 패널에서 회수한 실리콘을 사용했을 때도 동일한 전환율과 순도를 확보했다고 한다.

또 생산된 질화규소로 만든 리튬이온전지는 1000회 이상 충·방전에도 99.9% 쿨롱 효율과 초기 용량의 80% 이상을 유지했다.

아울러 경제성 분석 결과에선 "폐태양광 패널로 만든 질화규소 판매 수익까지 고려했을 때 수소 생산 단가가 '마이너스' 비용을 기록, 오히려 경제적 이익을 남길 수 있는 것으로 나타났다"고 연구팀이 전했다.

백 교수는 "실제 폐태양광에서 회수한 실리콘 분말을 사용했을 때 상용 실리콘 분말을 쓴 경우와 비교해 성능 차이가 거의 없어 2050년까지 8000만 톤 이상 누적 배출이 예상되는 폐태양광 재활용 기술로도 큰 가치가 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구 결과는 지난 3일 화학 분야 국제 학술지 '미국 화학회지'(JACS)에도 실렸다.

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