최민기 KAIST 교수, 11월 과학기술인상 선정

친환경적 암모니아 합성 고성능 촉매 개발

100년 넘은 ‘하버-보슈 공정’ 혁신

탄소중립·수소경제 전환 기여

최민기 한국과학기술원(KAIST) 생명화학공학과 교수.ⓒ과학기술정보통신부

최민기 한국과학기술원(KAIST) 생명화학공학과 교수가 11월 과학기술인으로 선정됐다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단은 5일 이달의 과학기술인상 11월 수상자를 선정했다.

이달의 과학기술인상은 최근 3년간 독창적인 연구 성과를 창출해 과학기술 발전에 공헌한 연구개발자를 매달 1명씩 선정, 과기정통부 장관상과 상금 1000만원을 수여하는 상이다.

과기정통부와 연구재단은 과학 지식이 인류 복지에 기여하는 것을 목표로 하는 ‘평화와 발전을 위한 세계과학의 날’을 맞아 친환경적 암모니아 합성을 위한 고성능 촉매를 개발해 탄소중립과 수소 경제 전환을 위한 핵심 기반을 마련한 최 교수를 수상자로 선정했다.

암모니아는 비료와 의약품 등 필수 산업 원료일 뿐 아니라 액화가 쉽고 수소 저장 밀도가 높아서 재생에너지 기반 수소를 장기간 저장하거나 장거리 운송할 수 있는 차세대 에너지 매개체로도 주목받고 있다.

그러나 100여년 전 개발돼 현재도 사용되는 ‘하버-보슈 공정’은 500℃ 이상, 100기압 이상의 고온·고압 조건을 유지하기 위해 막대한 에너지를 소모하고 상당한 양의 이산화탄소가 배출되는 한계가 있다.

하버-보슈 공정은 1910년대 초 독일의 프리츠 하버와 카를 보슈에 의해 개발된 암모니아 대량 합성법(질소-수소 반응)으로, 인류 식량 문제를 해결한 가장 중요한 화학 기술 중 하나로 평가받고 있다.

최 교수는 이러한 한계를 개선하기 위해 루테늄(Ru) 촉매와 산화바륨(BaO) 조촉매를 전도성이 뛰어난 탄소 지지체에 배치해 ‘화학 축전지’처럼 양전하와 음전하를 따로 저장하는 촉매 소재를 개발했다.

촉매 소재는 기존 최고 수준의 촉매 대비 7배 이상 높은 암모니아 합성 성능을 보이며 300℃·10기압의 온건한 조건에서 실질적 활용이 가능하다.

이를 통해 100년 동안 지속돼 온 공정을 뛰어넘어 친환경 암모니아 합성의 게임체인저로 역할을 할 것이 기대된다.

해당 연구는 과기정통부 개인기초연구사업의 지원을 받았으며 지난 2월 국제학술지 네이처 카탈리시스(Nature Catalysis)에 게재됐다.

최 교수는 촉매분야의 가장 영향력 있는 저널인 ACS Catalysis의 편집위원으로도 활동 중이다.

그는 “이번 연구는 촉매 반응의 새로운 이론적 틀을 제시했다는 점에서 학술적으로 큰 의미가 있을 뿐만 아니라 촉매 연구의 궁극적 목적인 산업적 활용에도 중요한 전환점이 될 수 있다”며 “친환경적 암모니아 합성 기술의 실용화를 위한 연구를 지속해 식량, 에너지, 환경 문제를 해결하는 데 기여하고 싶다”고 소감을 밝혔다.