국내 연구진이 암모니아에서 수소를 생산하는 핵심 기술을 개발했다. 그린 암모니아는 최근 탄소중립의 열쇠로 떠오르고 있다.
한국에너지기술연구원은 수소연구단 정운호 박사 연구팀이 국내 최초로 암모니아를 원료로 하는 수소생산용 가압형 암모니아 분해 반응기 핵심기술 개발에 성공했다고 11일 밝혔다.
수소는 미래를 책임질 차세대 에너지원으로 온실가스 저감과 함께 경제적 측면에서도 강력한 잠재력과 확장성을 갖고 있다. 정부도 수소를 탄소중립 10대 기술로 선정하고 이에 대비할 전략을 구상하고 잇다.
연구팀이 개발한 암모니아 분해 반응기는 버너를 중심으로 도넛 모양의 금속구조체 촉매가 채워진 8개 반응기 튜브에 열이 가해지고, 암모니아는 촉매를 거쳐 수소와 질소로 분해된다.
이 작업을 통해 분해된 고온의 분해가스는 열 교환으로 원료인 암모니아를 예열하는 데 재사용해 효율을 향상시켰다.
2018년부터 3년간의 연구로 개발한 암모니아 분해용 촉매반응기는 촉매, 반응기, 열교환기, 운전조건 등의 최적화를 통해 90% 이상의 암모니아 분해효율을 달성했으며 100시간 운전을 통해 각각의 구성요소들의 안정성 검증도 완료했다.
이렇게 생산된 수소는 수소충전소에서 수소전기차에 공급하는 것이 가능할 전망이다. 현대자동차 수소전기차 넥소 스택에 공급해 50시간 동안 20kW 전력이 안정적으로 생산되는 것도 확인했다.
이와 함께 수소연구단 구기영 박사는 침전법을 기반으로 액상에 담긴 금속구조체 표면에 나노촉매를 직접 코팅하는 기술을 개발했다. 암모니아 분해 성능은 유지하면서 고가의 귀금속 사용량을 상용 촉매 대비 1/10 수준으로 절감한 금속구조체 촉매 기술을 국산화했다.
정운호 박사는 “이번에 개발한 고효율 암모니아 분해 촉매반응기 기술을 통해 그린수소를 대량으로 생산할 수 있음을 확인했고, 이는 향후 해외에서 암모니아 형태로 청정수소 수입 시 개발한 기술로 경제적인 수소를 공급할 수 있음을 의미한다”고 설명했다.
이어 “특히 암모니아 수소캐리어는 우리나라뿐 아니라 일본, 호주, 유럽 등 전 세계적으로 큰 관심을 갖고 있어 대용량 실증만 완료된다면 국내기술의 해외진출도 가능할 것”이라고 덧붙였다.
