인도 연구자들, 지속 가능한 원료를 이용한 대규모 원자로(reactor) 개발

2021-10-13

인도 과학자들이 비용 효율적이고 지속 가능한 과정으로 햇빛, 물과 같은 지속 가능한 자원을 이용하여 상당한 양의 수소를 생산하는 대규모 원자로를 처음으로 개발했다.

인도는 2030년까지 450 GW의 재생 에너지 목표를 세웠으며, 이를 달성하기 위해 연구자들은 제한된 탄소 배출로 지속 가능해야 하는 재생 에너지 솔루션을 위해 노력하고 있다. 이를 위한 가장 경제적인 방법은 광촉매 물 분열(photocatalytic water splitting)을 통해 수소를 대규모로 생산하는 것이다. 이는 재생에너지 수요 증가를 위한 장기적이고 지속적인 해결책이며 저비용 경제 과정으로 사회에 장기적인 이익이 될 것이라고 과학기술부(Ministry of Science and Technology, MOST)는 발표했다.

이 연구는 과학기술부(MOST) 산하 자치 연구기관인 모할리(Mohali)에 위치한 나노과학기술연구원(Institute of Nano Science and Technology, INST)의 아쇼크 K 간굴리(Ashok K. Ganguli)교수, 비벡 바그치(Vivek Bagchi) 박사, 산야시나두 보드두(Sanyasinaidu Boddu) 박사, 프라카시 P.N.( Prakash P.N.) 박사, 메나카 자(Menaka Jha) 박사가 포함된 카말라칸 카일라삼(Kamalakannan Kailasam) 박사팀이 수행했다.

이 팀은 더 큰 규모의 수소를 생산하기 위해 자연광 아래에서 작동하는 원형 원자로를 개발했다(8시간 동안 약 6.1 L). 이 연구의 촉매로 지구상 풍부한 화학 물질인 질화 탄소(Carbon Nitrides)를 사용했다고 전했다. 이 과정은 많은 연구자들이 복잡한 산화금속(Metal oxide)/질화물(Nitride)/황화물(Sulphide) 기반의 여러 다른 종류들로 이뤄진 시스템을 사용하여 여러 번 시도했지만 대량으로 재생산하기는 매우 어려웠다.

"나노과학기술연구원(INST) 팀은 저가의 유기 반도체를 질화 탄소(carbon nitrides)를 사용하였는데, 이것은 요소(urea)나 멜라민(melamine)과 같은 값싼 전구물질(precursor)을 쉽게 킬로그램 단위로 사용하여 준비할 수 있습니다."라고 발표하였다. 카말라칸 카일라삼(Kamalakannan Kailasam) 박사는 "질화 탄소(carbon nitrides)가 서로 다른 유기체 그룹을 갖는 안정성과 화학적 유연성을 가지고 있는데, 이것이 지속 가능한 수소 생산을 위한 비용 효율적이기 때문에 이 연구를 시작하게 되었습니다."라고 전하였다.

나노과학기술연구원(INST) 팀은 실험실 규모의 공정에서 대형 원형 원자로를 통해 광촉매와 수소 생산을 개발하는 대량 공정까지 시작했다. 원자로는 약 1미터 정사각형이고 광촉매는 물의 흐름이 유지되는 패널 형태로 코팅 되었다. 이러한 방식으로 생성된 수소는 외각 지역 부족 마을의 연료 전지를 통한 전기 발전, 수소 난로, 그리고 작은 장치에 동력을 공급하는 것 등과 같은 여러 가지 형태로 사용될 수 있다.

Source: https://weather.com/en-IN/india/science/news/2021-09-30-researchers-develop-large-scale-reactor-to-produce-hydrogen