에코 롱롱

우리 친구들, 에코 롱롱 프로그램 중 ‘수소 자동차 롱롱’ 프로그램을 통해 수소 에너지에 대해서도 배우고, 수소 자동차도 움직여 보았어요. 상온에서 기체상태로 존재하는 수소는 액화시켜 저장하고 운반하는 데에 비용도 많이 들고 기술이 필요하다고 해요. 수소를 그냥 액화시켜 저장하기도하고 비료 등의 원료인 암모니아를 사용하여 저장하기도 하는데, 최근 이산화탄소 배출 없이 암모니아를 생산하는 기술이 개발되었다고 해요.

우리나라 한 대학의 연구팀이 햇빛을 이용해 폐수 속 질산염에서 암모니아를 얻는 광촉매 기술을 개발했다고 해요. 암모니아는 최근 수소 운반저장체로 주목받고 있는데요. 수소를 암모니아로 바꾸면 기체 수소를 액화할 때보다 약 1.7배 정도 더 많은 수소를 저장할 수 있다고 합니다. 또 이미 기존에 암모니아 액화 설비 운송 수단이 갖춰져 있어 바로 사용할 수 있기 때문에 따로 설비를 추가할 비용이 발생하지 않으므로 훨씬 더 경제적이라는 장점이 있어요.

하지만 암모니아는 생산 과정에 환경 오염의 주범인 이산화탄소를 배출한다는 단점도 있답니다. 질소를 물에 녹인 뒤 전기분해하면 생기는 그린 암모니아를 생산하는 방법도 있지만, 질소가 물에 잘 녹지 않고 화석연료로 만들어진 전기에너지를 사용해야한다고 해요. 그리고 질산염을 전기분해해 암모니아를 생산하는 것도 엄청난 전기 에너지가 소비돼요. 질산염이란 염장식품, 통조림을 만들 때 방부제로 사용하는 식품첨가물이에요. 아이들이 섭취하면 위험하기 때문에 물 속에 존재하는 질산염을 고비용이 드는 수처리 기술로 제거하고 있어요.

그래서 연구팀은 전기 에너지 대신 자체 개발한 광촉매를 사용했는데요. 광촉매를 통해 아주 낮은 전압에서 95.6% 라는 높은 선택도로 질산염을 환원시켜 암모니아를 만드는 데 성공했어요. 햇빛을 직접 받아 만든 전자인 광전자로 질산염을 환원시켜 암모니아가 합성되는 방식입니다. 높은 반응 선택도는 광전자가 질산염 환원 반응에만 효율적으로 쓰였다는 뜻인데요. 암모니아 생산 과정에서 이산화탄소도 발생시키지 않고, 폐수 속에 있는 질산염도 처리할 수 있는 일석이조의 기술이랍니다.

앞으로 광촉매의 효율과 안정성을 보완한다면 화석연료를 사용하지 않고 자연에서 얻은 태양광만으로도 사용가능한 멋진 기술이 될 것이에요. 친환경적인 에너지를 사용하는 것도, 만드는 것도 중요하지만 만드는 과정도 친환경적이라면 더욱 좋겠죠? 우리 친구들도 하루하루 업그레이드 되는 친환경 기술에 관심 많이 가져 보고 기대해 보아요~

▲ 광전기화학 반응을 통해 합성된 암모니아 (출처: 울산과학기술원)

참조 : 「’수소 저장체’ 암모니아, 이산화탄소 없이 만든다」 『머니투데이』 2022. 4. 14.