국내 연구진이 국내 처음으로 화석연료를 사용하지 않는 암모니아 분해 기반 청정 수소 생산 기술을 개발했다.
한국에너지기술연구원은 수소연구단 정운호 박사 연구진이 이산화탄소 배출이 전혀 없는 암모니아 기반 청정 수소 생산 기술을 개발했다고 29일 밝혔다.
이로써 수소전기차용 국제표준을 충족하는 고순도의 수소 생산이 가능해졌다.
수소와 질소의 화합물인 암모니아는 액화수소에 비해 수소 저장 밀도가 1.7배 높아 가장 경제적인 수소 운송책으로 주목받고 있다.
암모니아는 수소와 질소만으로 이뤄져 수소를 분리할 때는 탄소가 배출되지 않는다.
하지만 분해하는 과정에서 600도 이상의 열에너지 공급이 필요하고, 이때 화석연료를 사용하면서 되레 이산화탄소가 배출된다.
이에 연구진은 암모니아 분해 반응 후 남은 미량의 수소와 암모니아를 열원으로 재사용해 기존 공정에서 열원으로 활용하던 화석연료 없이도 고순도의 수소를 생산하는데 성공했다.
기존 기술의 경우 부족한 열량을 천연가스(LNG) 또는 액화석유가스(LPG) 등의 화석연료로 보충하기 때문에 연소 시 이산화탄소가 배출되는 문제가 있었다.
하지만 이번 기술 개발 시스템을 이용하면 화석연료 대신 암모니아를 공급해 열량을 충당하고 이산화탄소 배출을 원천 차단할 수 있다.
또 수소전기차용 연료전지에 공급 가능한 99.97% 이상의 고순도 수소를 시간당 약 0.5킬로그램(5Nm3) 생산 가능하다.
생산된 수소의 불순물 농도는 질소 300ppm 미만, 암모니아 0.1ppm 미만으로 수소전기차용 국제표준인 ISO 14687(차량 및 고정형 애플리케이션의 사용을 위해 유통되는 수소 연료의 최소 품질 특성을 명시한 국제 표준) 기준을 충족했다.
연구진은 국내 최초로 암모니아 추출 수소를 활용해 이산화탄소 배출 없이 전력을 생산하는 1kW급 건물용 연료전지 시스템에 대한 실증에도 성공했다.
이 실증에는 두산 퓨얼셀파워BU가 참여했다.
정운호 에너지연 박사는 “이번에 개발된 기술은 그동안 2% 부족했던 암모니아 기반 무탄소 수소 생산 기술을 완성했다는 점에서 의의가 있다"며 "암모니아와 연료전지를 결합해 친환경 선박의 무탄소 전원으로 활용할 수 있고 향후 용량을 확대하면 청정 수소 발전시장에도 참여할 수 있을 것”이라고 말했다.
이번 연구는 한국남부발전의 지원을 받아 수행됐다.
<뉴스1에서 제공하는 기사입니다>
