[CBC뉴스] 한국화학연구원의 이수언·채호정 박사 연구팀이 암모니아에서 수소를 추출하는 과정을 획기적으로 개선한 저렴한 촉매를 개발했다. 이번 연구는 기존의 고가 귀금속인 루테늄 촉매의 단점을 극복하며 수소 전환율을 크게 향상시켰다.

암모니아는 수소를 안전하고 효율적으로 저장 및 운송할 수 있는 친환경 에너지원으로 주목받고 있다. 하지만 암모니아에서 수소를 추출하기 위해서는 화학 반응을 통해 수소와 질소로 분해해야 하며, 기존의 루테늄 촉매는 높은 비용과 고온 반응이 필요하다는 문제가 있었다.

이에 연구팀은 '코발트-철'(CoFe)을 기반으로 한 비귀금속 층상 이중산화물(LDO)에 세륨 산화물을 도입하여 비교적 낮은 온도에서도 높은 효율을 보이는 촉매를 개발했다. 세륨 산화물은 촉매의 표면 구조를 조정하고 금속 입자의 뭉침을 방지하며, 고유한 산화·환원 특성을 통해 촉매의 전자 특성을 조절할 수 있다.

개발된 촉매는 450도의 온도에서 최고 81.9%의 암모니아-수소 전환율을 기록했다. 이는 기존의 500도에서 필요한 반응 온도보다 낮으면서도 더 높은 효율을 달성한 것이다. 또한, 2022년 개발된 비귀금속 촉매인 니켈 촉매의 전환율(45%)보다도 현저히 향상된 수치다.

장시간 연속 운전 후에도 촉매의 구조적 변화가 거의 없었으며, 수소 생산 효율도 유지되는 등 높은 안정성을 보였다. 연구팀은 이번 촉매가 암모니아 기반의 대형 수소 생산 플랜트, 수소 발전, 수소 스테이션, 선박 등 다양한 분야에 활용될 수 있을 것이라고 전망했다. 또한, 2030년 상용화를 목표로 추가 연구를 통해 촉매의 저온 수소 생산 성능을 더욱 높여 나갈 계획이라고 밝혔다.

(기사발신지=연합뉴스)

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▮ CBC뉴스ㅣCBCNEWS 하영수 기자