한국에너지기술연구원이 국내 최초로 오염물질 배출 없는 암모니아 연소 기술 개발을 추진한다.
에너지연 신연소발전연구실 이민정 박사 연구진은 기본사업인 ‘CO2-free 암모니아 직접 이용을 위한 저NOx 가스터빈 연소기술 개발’을 통해 암모니아 연소기 핵심 설계 기술을 확보할 예정이다.
특히 기존 연료와의 혼합 없이 100% 암모니아만을 이용한 연소기술 개발은 국내 최초의 시도다.
암모니아는 기존 LNG연료 대비 50% 수준의 낮은 발열량과 20% 수준의 연소속도를 가져 연소 안정성을 확보하기 어려우며, 연료에 포함된 질소 원자로 인해 고온의 연소 환경에서 NOx 배출이 증가할 수 있는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 연구진은 높은 TDR을 갖는 연료 노즐 설계, 폐열을 이용한 암모니아 수소 분해 기술 및 연료 다단연소기술을 통해 연소 안정성 확보 및 NOx 생성을 억제하고자 한다.
또 CFD 해석과 실험을 통해 연료 노즐 주위의 유동 특성과 반응이 시작되는 화염 선단의 연소 특성을 고려해 화염 날림 또는 화염 꺼짐 현상을 적절히 제어할 수 있는 연료 노즐 설계 기술을 확보한다.
아울러 연구진은 버려지는 고온의 폐열을 이용해 기존의 연소 공기 예열 기술뿐만 아니라 연료 예열을 통한 암모니아 부분분해 기술을 적용한다. 연료 예열을 통해 연소 시스템의 열효율을 향상시킬 수 있으며, 암모니아의 일부를 반응성이 좋은 수소로 전환시켜 암모니아수소 혼합연료로 연소속도 향상과 높은 TDR을 확보할 수 있다.
정학근 에너지효율연구본부장은 “무탄소 연료 암모니아 연소기술 개발을 통해 발전산업부문의 에너지 다소비 기기 탄소 감축에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다“고 밝혔다.
