스탠포드 대학(Stanford University)과 킹 파드 석유 광물 대학(King Fahd University of Petroleum and Minerals)의 연구원들은 풍력 에너지를 사용하여 공기에서 직접 암모니아를 생성할 수 있는 휴대용 장치를 만들어 암모니아 생산에서 획기적인 발전을 이루었습니다. 이 돌파구는 에너지 집약적이고 천연 가스에 크게 의존하여 전 세계 온실 가스 배출에 크게 기여하는 기존 암모니아 생산에 지속 가능한 솔루션을 제공합니다. 이 기술의 발전으로 농부들은 곧 비료의 핵심 성분인 암모니아를 공기와 바람의 힘을 활용하여 농장에서 직접 생산할 수 있게 되었습니다.
암모니아는 전 세계적으로 식량 생산에 필수적인 비료의 핵심 성분입니다. 그러나 전통적인 암모니아 생산 방법, 특히 하버-보쉬 공정은 전 세계 에너지의 약 2%를 소비하고 전 세계 연간 이산화탄소 배출량의 약 1%를 차지합니다. 이 공정은 수소 생산을 위해 천연 가스에 의존하기 때문에 에너지 집약적이고 환경적으로 지속 가능하지 않습니다. 새로 개발된 풍력 발전 장치는 공기와 풍력 에너지를 사용하여 훨씬 더 에너지 효율적이고 환경 친화적인 방식으로 암모니아를 생산함으로써 잠재적인 솔루션을 제공합니다.
연구진은 최근 사이언스 어드밴스(Science Advances)에 연구 결과를 발표하여 실험실 환경 밖에서 이 기술을 최초로 현장에서 시연했습니다. 이 장치는 실온 및 표준 대기압에서 작동하므로 기존 암모니아 생산 방법에서 일반적으로 필요한 고에너지 입력이 필요하지 않습니다. 이 장치는 촉매 코팅된 메쉬를 사용하여 공기에서 질소를 추출하고 수증기에서 수소를 추출하여 암모니아 합성 과정을 용이하게 합니다. 기존 기술과 달리 이 장치는 외부 전압 소스가 필요하지 않으므로 암모니아 생산을 위한 에너지 효율성이 높고 저렴한 솔루션입니다.
이 기술의 주요 장점 중 하나는 휴대성입니다. 컴팩트한 설계로 인해 이 장치를 농장에서 직접 사용할 수 있으므로 농부들은 중앙 집중식 비료 제조업체에 의존하지 않고 현장에서 암모니아를 생산할 수 있습니다. 이를 통해 운송 및 공급망 물류의 필요성이 줄어들어 전체 프로세스가 보다 비용 효율적이고 지속 가능해집니다. 실험실 테스트에서 이 장치는 물을 재활용하고 암모니아 생산을 용이하게 하는 물 분무 시스템을 사용하여 단 2시간 만에 수경재배 비료에 적합한 암모니아 농도를 생산할 수 있는 능력을 입증했습니다.
연구원들은 이미 더 많은 양의 암모니아를 생산하기 위해 기술을 확장하기 위해 노력하고 있으며, 대규모 농업 응용 분야의 요구 사항을 충족하기 위해 메쉬 시스템을 확장할 계획입니다. 연구팀은 이 혁신이 암모니아 생산의 탄소 발자국을 크게 줄여 현재 관행에 대한 더 깨끗하고 효율적인 대안을 제공할 수 있다고 믿습니다. 그러나 이 돌파구의 의미는 농업에만 국한되지 않습니다.
암모니아는 또한 중요한 청정 에너지 운반체입니다. 암모니아는 수소 가스에 비해 에너지 밀도가 높기 때문에 재생 에너지를 효율적으로 저장하고 운송할 수 있어 해운 및 발전과 같은 탈탄소화 산업에서 중요한 구성 요소입니다. 따라서 풍력 발전 암모니아 생산 장치는 지속 가능한 에너지 솔루션으로의 전환에서 핵심적인 역할을 하며 식량 안보와 청정 에너지 문제를 동시에 해결합니다.
이 장치는 2-3년 안에 시장에 출시될 것으로 예상되지만 연구원들은 암모니아 산업을 변화시킬 잠재력에 대해 낙관적입니다. 이 프로젝트는 미 공군 과학 연구실(U.S. Air Force Office of Scientific Research)과 킹 파드 석유 및 광물 대학(King Fahd University of Petroleum and Minerals)으로부터 자금을 지원받아 농업 및 청정 에너지 혁신에서 그 중요성을 강조하고 있습니다. 이 기술이 발전함에 따라 암모니아 생산에 혁명을 일으키고 배출량을 줄이며 지속 가능한 에너지 관행으로의 글로벌 전환에 중추적인 역할을 할 수 있습니다.
