울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학과 백종범 교수팀은 기계화학적 암모니아 생산 공정의 수율을 5.6배 높이는 데 성공했다고 9일 밝혔다.

백 교수팀은 소량의 질화규소를 첨가해 암모니아 생산 수율을 이처럼 끌어올렸다.

분석 결과 질화규소는 철 촉매 표면에 고밀도 결함을 형성해 질소 기체를 원자 단위로 분리하고, 이를 수소화하는 반응을 효과적으로 촉진하는 것으로 나타났다.

질화규소는 태양광 패널에서 회수한 실리콘 원료로 만들 수 있어 재생에너지 폐기물의 자원화 가능성도 높다.

국제에너지기구는 2050년까지 전 세계에서 4천900만t 이상의 태양광 패널 폐기물이 발생할 것으로 전망하고 있다고 연구진은 설명했다.

암모니아는 비료의 원료로 식량 생산에 중요한 물질이다. 최근에는 수소의 저장·운반체로도 주목받고 있어 수요가 더 늘어날 것으로 전망된다.

백종범 교수는 "이번 기술을 저온·저압에서도 암모니아 생산 효율을 크게 높일 수 있어 국소 지역에서 직접 암모니아를 생산하는 '탈중앙화'에 기여할 수 있다"며 "태양광 폐기물까지 자원화할 수 있는 만큼, 암모니아 생산의 탈탄소화와 자원 순환이라는 두 과제를 동시에 해결할 수 있는 기술"이라고 말했다.

이런 연구 결과는 지난 1일 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션스'(Nature Communications) 온라인판에 실렸다.