국내 연구진이 미세먼지의 원인물질인 질소화합물을 이용해 수소에너지를 저장할 수 있는 화합물을 만드는데 성공했다.

광주과학기술원(GIST) 신소재공학부, 카이스트 EEWS대학원, 숙명여대 화공생명공학부 공동연구팀은 미세먼지 주요 원인인 일산화질소(NO)를 고부가치 화합물인 하이드록실아민으로 전환하는 기술을 개발했다고 29일 밝혔다. 하이드록시아민은 합성섬유 나일론의 원료인 카프로락탐의 주원료이며 최근에는 수소에너지를 효과적으로 저장보관할 수 있는 물질로 알려져 주목받고 있는 화합물이다. 이번 연구결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 25일자에 실렸다.

질소는 지구 대기의 약 78%를 차지하고 있는 원소이다. 그렇지만 축산업, 운송업, 에너지 분야 등에서 배출되는 일산화질소, 이산화질소, 질산염, 아질산염, 아산화질소 같은 질소산화물들은 질소 순환계에 불균형을 일으켜 토양산성화, 수질오염 뿐만 아니라 미세먼지의 원인 물질이 되고 있다. 특히 아산화질소는 이산화탄소보다 대기질과 오존층에 미치는 영향이 300배 이상으로 알려져 있다.

연구팀은 분광학과 계산화학 연구를 통해 산화된 단원자 철(Fe) 이온이 일산화질소 환원을 촉진시킨다는 사실을 확인했다. 또 전해질의 산성도를 조절함으로써 친환경 물질인 하이드록실아민을 선택적으로 생산하는 한편 생산량 제어에도 성공했다. 단원자 철 이온에 붙은 일산화질소 주변 전기장의 세기에 따라 반응경로가 변화한다는 사실을 계산화학적으로 확인했다. 이를 통해 연구팀은 추가적인 에너지 공급 없이 일산화질소를 하이드록실아민으로 전환하는데 성공했다.

최창혁 GIST 신소재공학부 교수는 “이번 연구는 미세먼지 주요 원인인 질소산화물을 줄이는 동시에 섬유 생산의 원재료와 수소에너지 저장물질을 확보할 수 있게 해준다는데 의미가 크다”라며 “추가로 질소산화물 이외 대기오염물질을 유용한 물질로 전환하는 연구를 진행할 것”이라고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr