“현재 90% 이상의 수소는 메탄과 같은 화석연료를 화학적으로 변환(개질)하는 방법으로 합성되는데 이 과정에서 이산화탄소가 배출되는 역설이 있습니다.”

암모니아에서 수소를 추출하는 기술을 개발한 김건태(사진) 울산과학기술원(UNIST) 교수는 6일 서울경제와 만나 “그린 수소 시대를 앞당기는 데 암모니아가 큰 역할을 할 것”이라며 이같이 말했다.

화석연료 사용에 따른 기후변화 문제가 갈수록 심각해지면서 차세대 에너지원으로 수소가 주목받고 있다. ‘탄소 중립’ 정책의 핵심으로 떠오른 수소지만 수소 생산과정에서 이산화탄소 발생이 불가피해 일각에서는 “기존 수소 전략을 재검토해야 한다”는 주장까지 나오는 실정이다.

김 교수는 “세계 주요 국가들이 생산과정에서 온실가스 배출이 없는 ‘재생에너지 기반 그린 수소’ 생산에 주목하고 있는 것은 이 때문”이라며 “재생에너지로 생산된 전기로 물을 분해해 수소를 만든 것이 대표적인데 이 경우 버려지는 잉여 전력을 수소에 저장하게 된다”고 설명했다.

이렇게 만들어진 수소는 운송하고 저장하는 문제에 직면하게 된다.

김 교수는 “원거리에서 생산된 수소를 소비지까지 수송하고 활용하는 기술 개발 수요가 크게 늘고 있다”며 “현재 수소를 운송하는 방법으로는 액화 수소, 액상 유기수소화물, 액상 암모니아가 제시되고 있는데 이 중 가장 효율적인 방법으로 액상 암모니아가 주목받고 있다”고 말했다.

액상 암모니아는 액화 수소보다 같은 부피에 1.5배 많은 수소를 저장할 수 있고 기존 운송망을 활용할 수 있으며 운송 과정에서 손실률이 적다. 또 천연가스 추출 수소와는 달리 암모니아는 분해 시 수소와 질소만을 생성해 친환경적인 그린 수소를 생산할 수 있다는 장점이 있다.

김 교수는 액상 암모니아를 전기로 분해해 순도 100%에 가까운 그린 수소를 대량생산하는 데 성공했다고 6일 보고했다. 연구는 UNIST와 롯데케미칼 기초소재연구소가 함께했다. 연구 결과는 에너지 및 재료 분야 국제 학술지 재료화학 저널 A(Journal of Materials Chemistry A) 온라인판에 지난 3월 27일자로 공개됐으며 속표지논문으로 선정돼 정식 출판을 앞두고 있다.

김 교수는 “이번 연구에서 제시한 고효율 전극을 암모니아 전해 공정에 적용하게 된다면 암모니아 전해 수소 생산 기술 상용화가 한층 빨라질 것”이라 기대했다.

김 교수의 연구는 암모니아는 물론 폐(廢)암모니아를 이산화탄소로부터 자유로운 수소로 재자원화하는 연구 가능성도 제시했다는 평가다.

이 연구는 최적의 공정 환경을 찾아낼 수 있는 새로운 분석 기술까지 제시해 주목받는다. 연구진이 제안한 분석 기술로 이번 대량생산에 성공한 방식을 평가하면 물 전기 분해로 수소를 만드는 것보다 소모 전력량이 3배나 적었다.

김 교수는 “암모니아 전해 촉매의 연구 방향을 제시한 이번 연구 성과가 궁극적으로 상업화까지 이어질 경우 에너지 및 환경 문제를 해결하는 데 크게 기여할 것으로 예상된다”며 “특히 분석 프로토콜을 새롭게 제시함으로써 암모니아 전해 상용화를 위한 연구의 기반 연구가 될 것”으로 기대했다.