에너지연, 신개념 루테늄 촉매 합성법 개발
[충청투데이 윤경식 기자] 국내 연구진이 ‘수소 캐리어’로 주목받고 있는 암모니아의 분해 공정 효율성을 향상시킬 수 있는 기술을 개발해 우리나라의 수소 기술 경쟁력이 한층 강화될 것으로 기대된다.
한국에너지기술연구원(이하 에너지연) 구기영 박사(수소연구단) 연구진이 기존보다 경제성을 개선한 신개념 암모니아 분해 촉매 합성법을 개발했다고 3일 밝혔다.
수소 원자 3개와 질소 원자 1개로 구성된 암모니아는 수소 함량이 높아 장거리 운송과 대용량 저장이 가능한 수소 운반체로 주목받고 있으며 이미 운반·저장 인프라가 갖춰져 있어 경제적으로 수소를 운반할 수 있다.
그러나 수요지에서 암모니아를 분해해 수소를 생산하는 기술은 아직 초기 개발 단계 수준이며 기술의 핵심인 루테늄 촉매는 생산 공정이 복잡하고 제조 비용이 높아 상용화를 저해하고 있다.
이에 연구진은 촉매의 경제성을 개선할 수 있는 폴리올 공정 기반의 신개념 루테늄 촉매 합성법을 개발했으며 생산된 촉매는 기존 대비 3배 이상 높은 암모니아 분해 성능을 나타냈다.
연구진은 주로 금속을 나노 입자로 합성하는 데 쓰이는 폴리올 공정에서 안정화제를 사용하지 않고 ‘탄소사슬’의 구조와 길이를 조절해 나노 입자의 응집을 제어하는 방법을 고안했다.
또 실험을 통해 탄소사슬 길이가 긴 부틸렌글리콜을 활용하면 안정화제 없이도 2.5나노미터(nm) 크기의 루테늄 입자가 균일하게 분산되고 수소 생성 반응이 일어나는 ‘B5 사이트’가 형성된다는 것을 확인했다.
아울러 단위 부피당 암모니아 분해 반응 성능을 비교한 결과, 기존 합성법으로 만든 촉매보다 3배 이상 높은 경제성을 보인 것으로 나타났다.
구기영 박사는 “이번에 개발된 암모니아 분해 촉매 합성 기술은 기존 나노촉매 대량 제조의 한계와 비용 문제를 해결할 수 있는 실용적인 기술로, 암모니아 분해 촉매 기술 국산화와 실용화에 기여할 수 있을 것”이라며 “앞으로 펠릿 촉매 양산과 다양한 암모니아 크래킹 시스템 적용을 통해 성능 검증을 진행할 계획”이라고 말했다.
한편 이번 연구는 과학기술정보통신부 국가과학기술연구회 ‘글로벌 TOP 전략연구단’ 지원사업의 지원을 받아 수행됐다.
윤경식 기자 ksyoon1102@cctoday.co.kr