암모니아서 99.9% 고순도 수소 뽑아낸다

에너지기술硏 정운호 박사팀
현대차 등과 '연구 결실' 맺어
넥쏘서 50시간동안 전력 생산

국내 연구진이 암모니아에서 99.97% 이상의 고순도 수소를 뽑아내는 핵심기술을 개발했다. 연구진은 수소 추출 기술을 이용해 고효율 암모니아 분해 반응기를 만들었다. 암모니아 분해 반응기로 뽑아낸 수소를 현대자동차의 수소전기차 넥쏘에 공급해 실험한 결과, 50시간 동안 20㎾의 전력을 안정적으로 생산했다.

한국에너지기술연구원은 수소연구단 정운호 박사팀이 국내 최초로 수소생산용 가압형 암모니아 분해 반응기 개발에 성공했다고 11일 밝혔다. 또 연구진은 암모니아를 분해하는데 사용하는 촉매를 국산화했다. 이 촉매는 암모니아 분해 성능은 유지하면서 고가의 귀금속 사용량을 상용 촉매 대비 10분의 1 수준으로 줄였다.

연구진은 암모니아 기반 청정수소 산업의 활성화와 향후 대량의 암모니아 수입을 고려해 시간당 90㎏(1000N㎥)급 대용량 반응기 개발을 준비하고 있다.

암모니아는 수소 운송방법으로 고려되는 여러 방법중 하나다. 단위 부피당 수소 저장 밀도가 액화수소보다 1.7배 높아 대용량 저장이 가능하다. 또한 상온상압에서도 비교적 쉽게 액체로 되는 이점이 있고, 이미 국제적으로 운송 및 유통 인프라가 잘 갖춰져 있다.

연구진은 2018년부터 3년간 연구개발을 통해 벤치스케일 규모의 암모니아 분해용 촉매반응기를 완성했다. 이 반응기는 99.97% 고순도의 수소를 시간당 1.8㎏ 만들어냈다. 100시간 운전을 통해 각각의 구성요소들의 안정성 검증까지 완료했다. 이는 향후 그린수소를 대량으로 생산할 수 있음을 의미한다.

정운호 박사는 "향후 해외에서 암모니아 형태로 청정수소 수입때 이 기술로 경제적 수소를 공급할 수 있을 것"이라고 설명했다. 정 박사는 이어 "특히 암모니아 수소캐리어는 우리나라 뿐만아니라 일본, 호주, 유럽 등 전 세계적으로 큰 관심을 갖고 있어 대용량 실증만 완료된다면 국내 기술의 해외진출도 가능할 것"이라고 말했다.

이번 연구는 ㈜씨이에스, 현대자동차, 젠스엔지니어링, 한국과학기술연구원과 함께 진행했다. 암모니아 분해 수소생산 기술은 수소충전소, 연료전지 발전, 선박용 청정연료 적용 등 수소경제 전반에 기반 기술로 사용할 수 있을 전망이다.