국내 연구진이 수소연료전지자동차 등에 필요한 청정 수소를 친환경적으로 생산할 수 있는 기술을 개발해 주목된다.

광주과학기술원(GIST, 총장 문승현) 환경공학부 이재영 교수팀은 지난달 26일 친환경 전기화학 분해법으로 폐암모니아를 분해해 순도 100%의 청정 수소를 생산하는데 성공했다고 밝혔다.

폐암모니아는 국내에서 연간 2000만톤 이상 배출되는데 가축 분뇨나 생활 폐수에서 나온다. 현재 염산 등을 이용하는 생물화학적·화학적 방법으로 처리되고 있는데 이는 화학약품에 의한 2차 오염을 유발하고 처리 비용이 비싸다는 단점이 있다.

이 때문에 폐암모니아를 친환경적으로 완전히 분해하고 부산물로서 수소를 얻을 수 있는 전기화학 분해 공정에 대한 연구가 진행되고 있는 상황에서 이재영 연구팀은 전기도금법으로 백금촉매를 제조한 뒤 이를 암모니아 전기화학적 분해 공정에 사용해 청정 수소를 생산하는데 성공했다.

연구팀 관계자는 “깨끗한 수소를 만들 수 있는 액체연료를 조사하던 중 폐자원을 재자원화 할 수 있는 장점을 더할 수 있다는 착안에서 암모니아 전기분해 연구를 시작하게 됐다”고 설명했다.

또한 연구 진행 결과 전극-막 일체형 반응기(Zero-gap cell)를 이용해 폐암모니아 산화·분해로 발생하는 질소와 수소를 추가적인 가스 분리공정 없이 분리했고 불순물이 포함되지 않은 순도 100%의 수소를 얻었다고 덧붙였다.

아울러 수소를 얻기 위한 생성 패러데이 효율은 80% 이상임을 확인했다고 설명했다.

연구팀의 폐암모니아 전기화학 분해법은 청정 수소를 얻기 위한 일반적인 방법으로 전기분해 하는 과정은 전기 에너지를 많이 사용하는데 반해 3배 낮은 전력이 소모돼 적은 전력과 비용으로 청정 수소를 생산할 수 있다는 장점이 있다.

이재영 교수는 “이번 성과는 친환경적인 방법으로 폐암모니아 재자원화의 가능성을 확인했다는 점에서 의의가 있다”며 “이 연구가 산업화돼 폐암모니아를 이용한 100% 수소 치환을 가정할 경우 우리나라 연간 전력소비량의 12.6%를 충당할 수 있는 수소 에너지원을 생산하는 것과 같다”고 밝혔다.