최명룡 교수팀, 혁신적인 촉매 설계로 암모니아 생산·전력 생성 동시 달성

- 유해 질소 화합물로부터 높은 암모니아 생산성 및 전력 생성 동시 달성

'앙게반테 케미 인터내셔널 에디션' 표지 논문, 이예령 박사과정, 띠따기리 자야라만 박사, 최명룡 교수(왼쪽부터).<사진제공=경상국립대>

(진주=경남뉴스투데이) 경상국립대학교(GNU·총장 권진회) 화학과 최명룡 교수(광화학 나노소재 전문 핵심연구지원센터장) 연구팀은 아연-질산염(Zn-NO3−) 배터리 시스템을 개발하며 지속 가능한 방식으로 질산염(NO3−)을 암모니아(NH3)로 전환하는 동시에 전기를 생성하는 혁신적인 기술을 선보였다.

이번 연구 성과는 청정 에너지 수요를 충족시키면서 친환경적인 암모니아 생산 해결책을 제공할 수 있는 획기적인 성과로 평가받아 화학 분야의 세계 최정상급 학술지인 《앙게반테 케미 인터내셔널 에디션(Angewandte Chemie International Edition)》(IF: 16.1)에 표지 논문으로 게재됐다.

최명룡 교수팀은 연속파(CW) CO2 레이저 조사 기법을 이용해 프러시안 블루 유사체(CoFe-PBA)로부터 질소 도핑된 탄소(CoFe2O4@NC)로 이루어진 속이 빈 나노큐브를 제작했으며, 이를 질산염 환원 반응(NO3-RR) 촉매로 사용했다. 이 촉매는 매우 높은 효율로 암모니아를 생산하면서도 안정적인 성능을 유지했다. 특히, 이 배터리 시스템은 암모니아 생산뿐만 아니라 동시에 전기를 생성하는 이중 기능을 수행하며, 연구진은 촉매 표면에서 발생하는 활성종이 질산염 환원 반응을 최적화해 암모니아 생산을 크게 향상시킨다는 사실을 밝혀냈다.

이 기술은 저비용 촉매를 활용하여 다양한 산업 분야에서 상업적 응용 가능성을 가진 에너지 저장 및 생산 방법으로 주목받고 있다. 이를 통해 청정 에너지 생산과 지속 가능한 암모니아 생산이 가능해지며, 다양한 산업에서 상용화될 수 있는 잠재력을 가지고 있어, 환경 문제 해결과 에너지 효율 향상에 기여할 것으로 기대된다.

해당 연구 수행은 한국연구재단(NRF)과 교육부에서 주관하는 기초과학 연구역량 강화사업의 ‘광화학 나노소재 전문 핵심연구지원센터’ 지원으로 수행됐다.