[투데이에너지 이상석 기자]미 명문대 연구팀이 천연 수소를 활용해 암모니아를 합성하는 방법을 발견해 추후 대규모 화학공정 플랜트를 대체할 수 있을지 주목받고 있다.
매사추세츠 공과대학(MIT) 연구진은 "지하에서 자연적으로 생성되는 수소로부터 암모니아를 합성하는 방법을 발견했다"며 "이는 지구의 자연적인 열과 압력이 '지화학 반응기'로 작용해 대량의 수소 화합물을 생산할 수 있게 된 것"이라고 발표했다.
이들은 질소 원소와 금속 촉매 입자를 포함한 물을 철분이 풍부한 지하 암석 지반에 주입하면 수소가 생성되는 반응이 일어난다며 이렇게 생성된 수소는 물에 포함된 질소와 반응해 암모니아를 만든 후 두 번째 우물(well)을 이용해 이 암모니아를 지표면으로 끌어올릴 수 있다고 설명했다.
MIT 재료과학공학과의 이웨팀 아바테 교수는 "우리는 이를 '지질학적 암모니아'라고 부른다. 지하의 온도, 압력, 화학 반응, 그리고 지질학적으로 존재하는 암석을 이용해 암모니아를 직접 생산하기 때문"이라고 말했다. 질소가 풍부한 특성으로 인해 농업 유출수를 포함한 미처리 폐수도 이 과정에 사용할 수 있다고 밝혔으나 이 과정은 아직 실험실에서만 입증됐으며 자연 환경에서는 시험한 바 없다.
MIT 연구원인 이판 고아는 "실험실에서 처음 암석으로부터 암모니아를 생산했을 때 너무나 흥분했는데 이는 학계에 전혀 보고된 적 없는 암모니아 합성 방식이라는 것을 깨달았기 때문"이라고 말했다. 이번 발견은 20세기부터 세계 암모니아 생산을 주도해 온 에너지 집약적 공법인 하버-보쉬 공정의 대안으로 부상할 가능성이 크다.
그린 수소와 블루 수소가 기존 암모니아 공장을 청정화하는 방법으로 주목받고 있지만 청정 수소의 제한적인 도입으로 인해 프로젝트가 지연되고 있었던 것이 아바테와 MIT 연구팀이 이 과정을 연구하게 된 계기가 됐다. 지하에서 생산되는 천연 수소의 잠재력에 대한 관심이 높아지는 시점에 나온 결과이긴 하지만 천연가스 매장량과 마찬가지로 천연 수소 매장량의 규모와 위치는 아직 본격적인 탐사가 필요한 상황이다.
미국 지질조사국(USGS)의 연구 지질학자이자 미국 의원들에게 천연 수소의 잠재력을 설파해 온 제프리 엘리스는 MIT의 이번 발견을 '중요한 돌파구'로 평가하면서 "파일럿 단계에서 이를 검증하고 상업적 규모로 발전시키기 위해 아직 더 많은 작업이 필요하지만 입증된 이 개념은 진정으로 혁신적"이라고 강조했다.
MIT는 앞으로 2년 내에 실제 지하 현장에서 이 과정을 실증하는 것이 다음 단계가 될 것이라고 밝혔다.