- 루테늄 기반 신개념 촉매로 낮은 온도에서도 효율적인 수소 생산 가능
- 나노 촉매의 대량 생산 가능성 열어, 암모니아 분해 기술 상용화 기대

[세계뉴스 = 탁병훈 기자] 한국에너지기술연구원 수소연구단의 구기영 박사 연구팀이 기존 방식보다 3배 높은 분해 성능을 자랑하는 신개념 촉매 기술을 개발하는 데 성공했다.

이번 연구는 수소 운반체로 주목받는 암모니아의 경제적 운반과 저장을 위한 기술적 돌파구로 평가받고 있다.

암모니아는 수소 함량이 높아 장거리 운송과 대용량 저장이 가능한 수소 운반체로 전 세계적으로 주목받고 있다. 그러나 암모니아를 수요지에서 분해해 수소를 생산하는 기술은 여전히 초기 단계에 머물러 있었다. 이번 연구의 핵심은 루테늄 촉매를 사용하여 암모니아를 보다 낮은 온도에서 효율적으로 분해할 수 있다는 점이다.

국제 학술지에 실린 '스몰' 표지논문. 한국에너지기술연구원 수소연구단의 구기영 박사 연구팀이 기존 방식보다 3배 높은 분해 성능을 자랑하는 신개념 촉매 기술을 개발하는 데 성공했다. (한국에너지기술연구원 제공) 

루테늄은 매우 희귀한 금속으로, 적은 양으로도 높은 성능을 발휘하기 위해 나노 크기로 줄여 활용해왔다. 하지만 이러한 나노 촉매는 대량 생산 공정이 복잡하고 비용이 높아 상용화를 저해하고 있었다. 이를 해결하기 위해 연구진은 폴리올 공정을 활용한 신개념 루테늄 촉매 합성법을 개발했다. 이를 통해 생산된 촉매는 기존보다 3배 이상 높은 암모니아 분해 성능을 보였다.

폴리올 공정은 금속을 나노 입자로 합성하는 데 주로 사용되며, 기존 공정의 복잡성과 비용 증가 문제를 해결하기 위해 안정화제를 사용하지 않는 방법을 고안했다. 연구진은 탄소사슬의 길이가 입자 응집에 영향을 준다는 점에 주목, 이를 조절해 나노 입자의 응집을 억제할 수 있었다.

실험 결과, 탄소사슬 길이가 긴 부틸렌글리콜을 활용하면 2.5나노미터 크기의 루테늄 입자가 안정화제 없이도 균일하게 분산되어 높은 수소 생성 반응을 유도했다. 이를 통해 활성화 에너지가 약 20% 감소하고 수소 생성률은 1.7배 증가했으며, 단위 부피당 암모니아 분해 성능이 3배 향상됐다.

이번 연구 성과는 나노 분야 국제학술지 '스몰(Small)'의 표지논문으로 게재되며, 관련 분야에서 큰 주목을 받고 있다.

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