차세대 화학 기술의 비약 : 차세대 에너지 변환 프로세스로서의 질소 고정

전문가 제언

□ 질소는 생물체를 구성하는 단백질의 필수원소로서 그 기원은 공기 중의 질소이다. 공중질소 고정반응은 생물권에서 광합성 다음으로 중요한 화학반응이다. 자연계에서는 콩과 식물의 뿌리에서 공생하는 근립균에 의한 공중질소가 암모니아로 고정되어 질소양분으로 식물에 축적된다. 어떤 문헌에는 전 인류가 섭취하는 단백질중의 1/3이 합성비료에서 유래하는 질소로 보고 있다.

□ 인공적으로는 Harber-Bosch 프로세스에 의한 암모니아 합성인데, 고온고압을 필요로 하며, 온화한 조건 중에는 Schrauzer에 의한 광화학적 방법인데, 이것은 산화티탄의 광촉매활성을 이용하는 것으로 N2환원과 물의 산화반응이 커플링하여 암모니아와 산소가 형성된다. 그러나 이 방법은 고정화 속도가 적고, 태양광의 가시 광이 이용되지 않으며, 반응이 수 시간에 정지되는 과제를 안고 있다.

□ 그래서 최근 산화티탄과 도전성폴리머의 하이브리드 접합소자를 이용하는 신규 공중질소 고정시스템을 선보였는데, 산화티탄은 n형, 도전성폴리머는 p형의 전기 전도성을 보여, 우수한 정류특성을 갖는 pn 접합 계면을 갖는다. 이 소자에 상온상압 하(20℃, 40RH)에서 백색광을 조사하면 공중 질소로부터 고체 암모니아염이 합성되는 것으로 나와 있다.

□ 모든 생물체는 DNA를 위시하여 세포에 이르기까지 단백질로 구성되며, 단백질의 성분은 탄수화물과 산소, 질소이다. 인류가 필요로 하는 단백질 자원은 동식물에서 구하고 있다. 앞으로의 식량자원의 문제에서 공중질소고정은 중요한데, 관련된 반응 메커니즘과 촉매에 대한 추가적인 연구 규명이 필요하리라 본다.

저자

Katsuyoshi Hoshino ; Tomohisa Ogawa

자료유형

원문언어

일어

기업산업분류

화학·화공

연도

2004

권(호)

49(1)

잡지명

Chemical engineering(A171)

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

1~5

분석자

손*목

분석물

• 차세대 에너지 변환 프로세스로서의 질소 고정.pdf [161,503 byte]

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