암모니아에서 고순도 수소 대량 생산…수소경제 사회 ‘성큼’
암모니아에서 고순도 수소 대량 생산…수소경제 사회 ‘성큼’
  • 김동수 기자
  • 승인 2020.08.08 07:30
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고순도 수소추출기를 개발한 KIST 연구진. (왼쪽부터) 조영석 박사, 박용하 박사, 윤창원 단장. (KIST 제공)/그린포스트코리아
고순도 수소추출기를 개발한 KIST 연구진. (왼쪽부터) 조영석 박사, 박용하 박사, 윤창원 단장. (KIST 제공)/그린포스트코리아

[그린포스트코리아 김동수 기자] 국내 연구진이 암모니아에서 수소를 대량 생산하는 기술을 개발했다. 암모니아를 통해 수소를 추출하면 액체수소보다 더 많은 양의 수소를 저장해 운송할 수 있다. 여기에 기존 저장·이송 인프라를 거의 그대로 활용할 수 있어 국내 대용량 수소 공급에 새로운 장이 열릴 것으로 보인다.

한국과학기술연구원(KIST)에 따르면 수소·연료전지연구단 조영석·윤창원 박사팀은 암모니아로부터 고순도 수소를 추출하고 전력을 발생시키는 기술을 개발했다.

재생에너지 기반의 글로벌 청정에너지 공급망 확산이 전 세계적인 이슈로 부상하고 있다. 하지만 재생 전력을 전기 형태로 장거리 이송하는 데는 많은 제약이 따른다. 상황이 이렇다 보니 남은 재생전력을 수소 형태로 변환하고 생산된 수소를 원하는 곳까지 옮겨 이를 활용하는 기술개발에 대한 수요가 크게 증가하고 있다.

문제는 기체 형태의 수소는 단위 부피에 저장할 수 있는 양이 작아 한 번에 많은 양의 수소를 운송하기 어렵다는 점이다. 최근에는 이러한 문제를 해결하기 위해 화석연료 이송 방법과 유사한 액상 형태의 화합물을 수소운반체로 활용하는 방법이 제안되고 있다.

액상 암모니아는 액체수소보다 같은 부피로 1.5배가량 더 많은 양의 수소를 저장할 수 있다. 또한 생산과정에서 다량의 이산화탄소(CO2)를 배출하는 기존 천연가스 수증기 개질 기반의 수소생산법과 달리 분해 과정에서 수소와 질소만을 생산한다.

연구진은 암모니아를 수소와 질소로 분해하는 촉매와 저렴하게 생산할 수 있는 분리막 소재를 개발했다. 개발한 촉매와 분리막 소재를 결합해 암모니아로부터 수소를 생산하는 반응과 동시에 분리막으로 고순도 수소를 분리해내는 추출기를 구현한 것이다.

또한 암모니아 분해 반응과 동시에 수소를 분리함으로써 분해 반응 온도를 550℃에서 450℃까지 낮춰 에너지 소비를 줄였다. 여기에 수소생산 속도를 기존 기술 대비 2배 이상 높였다. 자체 개발한 저가 금속 기반의 분리막을 활용해 값비싼 분리공정 없이도 99.99% 이상의 순도를 갖는 수소를 생산했다.

이번에 개발된 기술은 높은 순도의 수소를 연속 생산할 수 있으며 별도의 수소 정제장치가 없어도 연료전지와 직접 연계해 소형 전력 발생장치에도 적용할 수 있는 장점도 있다.

KIST 조영석 박사는 “이번 기술을 기반으로 이산화탄소 배출이 없는 컴팩트한 수소 파워팩을 개발해 드론 택시, 무인비행기, 선박 등의 이동수단에 적용하는 후속연구를 계획하고 있다”고 말했다.

이번 연구결과는 '저널 오브 멤브레인 사이언스(Journal of Membrane Science)’에 지난달 26일 자로 온라인 게재됐다.

kds0327@greenpost.kr


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