전남대 신소재공학부 2학년생

공기 중 암모니아 합성 가능한 질소 환원 촉매 개발

유민석 학생, 수렌드란 박사 공동

‘탄소-제로 암모니아 생산법’ 평가

국제학술지에 제1저자 논문 발표

전남대학교 학부생이 제1저자로 참여한 논문이 국제저명학술지에 발표돼 화제가 되고 있다.

전남대 유민서 학생(신소재공학부 2학년)은 광전기화학적으로 공기 중의 질소로부터 암모니아 합성이 가능한 새로운 개념의 촉매인 몰리브데늄황화물 나노입자/란탄계 산화물 복합혼성촉매를 개발했다. 또 이 연구논문은 최근 미국화학회에서 발간하는 국제학술지 ACS Applied Materials & Interfaces(영향력지수 9.229)에 실렸다.

암모니아는 비료나 요소수의 원료로 사용되는 대표적인 화학 원재료 중 하나로, 수소와 질소가 결합된 화합물이다. 각 분자마다 17.65%의 수소를 함유할 수 있기 때문에 수소를 저장하고 이동시키는 수소운반체로 새롭게 조명되고 있다.

지금까지 암모니아 합성 방식인 ‘하버-보슈법’은 인류가 사용하는 전체에너지 중 1%이상을 사용하고, 인류가 배출하는 전체 이산화탄소의 1~2%를 차지하는 등 환경파괴의 원인 중 하나로 지목돼 왔다. 하지만 유민서 학생이 개발한 광전기화학적 질소환원반응은 상온상압조건에서 암모니아 합성반응을 진행시킬 수 있으므로 탄소-제로 암모니아 합성법이라 할 수 있다.

실제 연구에서 발명된 MoS2/La2Zr2O7 혼성 촉매는 10.4 μg/h·cm2의 암모니아 생산 활성율과 2.25%의 패러데이 효율을 보였다. 

이 연구는 전남대 한미경 연구교수(신소재공학부)와 한국에너지공과대학교 심욱 교수의 공동 연구를 바탕으로, 전남대 유민서 학부생과 수브라마니 수렌드란 박사가 공동 1저자로 참여했다.

심욱 교수는 “이번에 개발한 촉매는 높은 온도와 압력에서 고체상태 철을 촉매로 하는 하버-보쉬방법을 대체할 수 있을 뿐만 아니라 탄소-제로 암모니아 생산법이 될 수 있다.”며 “향후 관련 산업에 적용할 수 있을 것”으로 전망했다.

 ※논문제목: Synergistic Interaction of MoS2 Nanoflakes on La2Zr2O7 Nanofibers for Improving Photoelectrochemical Nitrogen Reduction)