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국내 연구진이 100년 이상 이어져온 암모니아 생산 기술을 대체할 신기술을 개발했음.

울산과학기술원(UNIST)은 백종범 에너지화학공학과 교수 연구팀이 쇠구슬을 이용한 ‘볼 밀링법’으로 암모니아를 합성하는 데 성공했다고 15일 밝혔음.

암모니아는 비료로 쓰여 전세계 농업 생산량을 늘렸고, 플라스틱과 의약품 등의 원료로도 활용되고 있다. 최근에는 차세대 연료 수소를 고밀도로 운반하는 매개체로 각광받고 있음.

현재 암모니아를 만들기 위해서는 100여년 전 발명된 ‘하버-보슈법’을 이용해야 한다. 섭씨 영상 400~500도의 온도와 200기압의 압력 환경 속에서 질소(N)와 수소(H)를 화학반응시켜 암모니아(NH3)를 만드는 방법임.

연구팀은 섭씨 영상 40~50도의 비교적 낮은 온도와 대기압에서도 암모니아를 만드는 데 성공했음. 우선 용기에 작은 쇠구슬들을 넣고 빠르게 회전시킴. 쇠구슬 표면에는 미세하게 울퉁불퉁한 철가루들이 묻어있음. 질소와 수소 기체를 뒤이어 용기에 넣으면 기체가 쇠구슬에 달라붙어 기계화학적인 반응을 일으킴. 질소와 수소가 서로 결합해 암모니아가 됨.

이 방법으로 얻을 수 있는 원료(질소·수소) 대비 암모니아 수율은 82.5%로 측정됐음. 25%인 하버-보슈법보다 높은 수치임.

연구팀은 "쇠구슬을 이루는 철은 값이 싸고 복잡한 공정이 필요없다"며 "하버-보슈법에서 소량 나오는 이산화탄소도 만들지 않는다"고 설명했음.

연구팀은 이 기술을 산업 현장에 적용할 수 있도록 대량 생산공정 개발과 기업으로의 기술이전 등을 추진할 계획임. 백 교수는 "암모니아를 고온·고압 설비 없이 각종 산업 현장에서 즉석에 생산 할 수 있어 저장·운송에 쓰이는 비용을 획기적으로 절감할 수 있을 것"이라고 말했음.

본 연구 성과는 ‘Nature Nanotechnology’ 지에 게재됨