제올라이트 사용해 귀금속 촉매 사용 절반 이하로 줄이는데 성공
미래 청정에너지 수소 손쉽게 운송, 추출하는 방법 개발
한국과학기술연구원(KIST) 수소·연료전지연구단은 수소가 저장된 암모니아에서 수소를 추출할 때 쓰이는 귀금속 촉매인 루테늄을 적게 사용하고도 똑같은 양을 손쉽게 얻는 방법을 개발했다고 22일 밝혔다. 이번 연구결과는 환경 및 에너지화학 분야 국제학술지 ‘응용 촉매B-환경’(Applied Catalysis B-Environmental)에 실렸다.
수소를 먼거리까지 운반할 때는 기체상태보다는 액체상태로 저장하는 것이 훨씬 안전하게 운송할 수 있다. 이 때문에 수소를 액체 형태로 만드는 액화수소 방식도 있지만 투입 에너지가 많아 최근에는 암모니아가 새로운 수소 저장체로 주목받고 있다. 액화 암모니아는 같은 부피의 액화 수소보다 50% 많은 용량의 수소를 저장할 수 있으며 암모니아를 고온분해할 경우 수소와 질소 기체만 발생하기 때문에 온실가스인 이산화탄소 배출을 최소화할 수 있다. 더군다나 암모니아는 전 세계 10대 화학물질이기 때문에 현재 쓰이는 대용량 저장이나 장거리 운송을 위한 인프라를 그대로 사용할 수 있다.
암모니아에 저장한 수소를 추출할 때는 고온, 고압 상태에서 많은 열을 가해야 한다. 일반적으로 반응 온도를 낮추기 위해 고체 분말형태의 촉매를 사용하는데 문제는 촉매에 고가의 귀금속인 루테늄을 사용하기 때문에 이래저래 비용이 많이 든다.
이에 연구팀은 루테늄 금속 입자에 다공성 나노물질인 제올라이트를 진공에서 열처리해 결합시켜 새로운 촉매를 만들었다. 루테늄-제올라이트 촉매는 암모니아 분해 성능이 기존 촉매보다 2.5배 이상 우수해 루테늄을 기존의 40%만 사용하고도 동일한 추출 효율을 얻을 수 있다. 제올라이트는 내열성도 우수해 촉매를 여러번 사용할 수 있다는 장점도 있다.
손현태 KIST 박사는 “이번에 개발된 촉매는 기존 상용화돼 사용되고 있는 촉매보다 암모니아에서 고순도 수소를 손쉽게 추출할 수 있다”라며 “대용량 수소운송 상용화에 도움을 줄 수 있을 것”이라고 말했다.
유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr
