대구대 심준호 교수 연구팀, 영국왕립화학회 국제 학술지 연구논문 게재

연구는 대구대 산학협력단에 소속된 박사후과정 연구원 닐람 쿠레시 박사와 독일 루르 보훔대학교의 연구원 크리슈넌 라비 박사가 공동 제1저자로 참여해 수행됐다.

해당 논문은 영국왕립화학회가 발행하는 국제 학술지 ‘Journal of Materials Chemistry A’에 게재됐다. 이 연구는 전 세계적으로 급증하는 탈탄소·수소경제 전환 요구 속에서 차세대 청정 암모니아(NH3) 합성 기술의 중요한 진전을 보여주었다는 점에서 의미가 크다.

암모니아는 많은 양의 수소를 저장할 수 있고 기존 저장·운송 인프라를 활용할 수 있어 미래 수소 경제의 핵심 에너지 운반체로 주목받고 있다. 액체 수소보다 경제성이 높고, 연소 시 CO₂가 나오지 않는다는 장점도 있다.

하지만 현재 암모니아의 대부분을 생산하는 하버–보슈 공정은 매우 높은 온도와 압력이 필요해 에너지 소모가 크고, 전 세계 CO₂ 배출의 1~2%를 차지할 정도로 환경 부담이 크다.

이를 해결하기 위한 기술로 ‘전기화학적 질소 환원 반응(eNRR)’이 주목받고 있다. 상온·상압에서 재생에너지로 암모니아를 만들 수 있지만, 수소가 함께 생성되는 반응(HER) 때문에 효율이 낮다는 한계가 있었다.

연구를 통해 촉매 표면의 친수·소수성을 정밀하게 조절하면 질소 전달이 향상되고 불필요한 수소 생성이 억제되어 암모니아 생산 효율을 크게 높일 수 있다는 사실이 확인됐다.

심준호 대구대 교수는 “이번 성과가 향후 암모니아 기반 발전 및 연료전지 시스템, 대규모 수소 저장·운반 체계 구축, 그린케미스트리 전환을 위한 촉매 재료 개발에 중요한 기술적 토대가 될 것”이라며 “국제 공동연구를 통해 지속적으로 고효율 촉매 설계와 실증 연구를 확장할 계획”이라고 말했다.

한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부가 추진하고 한국연구재단이 수행하는 이공분야 개인기초연구지원사업(중견연구)의 지원을 받아 수행됐다.