암모니아에서 수소를 한번에 뽑아냈다

에너지기술연구원 이신근 박사팀, 통합형 분리막 반응기 개발
암모니아 98% 이상 분해하면서 99.99% 고순도 수소 뽑아내

에너지기술연구원 이신근 박사팀이 개발한 통합형 분리막 반응기가 99.99% 이상의 고순도 수소를 하루 2㎏ 생산해냈다. 에너지기술연구원 제공

[파이낸셜뉴스] 한국에너지기술연구원 고온에너지전환연구실 이신근 박사팀이 암모니아에서 수소를 분해하고 정제까지 한번에 가능한 통합형 분리막 반응기를 개발했다.

이 분리막 반응기는 기존에 개발된 것보다 100도 이상 낮은 온도에서도 암모니아를 98% 이상 분해할 수 있다. 또한 이 반응기 하나로 질소를 제거한 99.99% 이상의 고순도 수소를 하루에 2㎏ 이상 생산해 냈다.

에너지기술연구원 측은 25일 "이 분리막 반응기는 대면적이면서 면적 대비 수소 생산량이 2배 이상 높아 세계 최고 수준"이라며, "분리막 개수를 늘리면 수소 생산량을 확대할 수 있어 상용화 가능성이 높다"고 설명했다.

수소를 생산하고 저장하거나 운송하는 방법 중 암모니아를 활용하는 것이 저압으로 상온에서도 가능해 주목받고 있다. 기존의 암모니아에서 수소를 추출하는 반응기는 암모니아를 분해하는 반응기와 질소를 뺀 수소만 정제하는 기술이 나뉘어져 있다.

연구진은 팔라듐 분리막과 암모니아 분해 촉매로 일체형 분리막 반응기를 만들었다. 암모니아에서 수소를 분해하고 정제까지 가능해진 것이다.

특히 '무전해도금법'을 개선해 기존 분리막보다 팔라듐 사용량을 절반 이하로 줄였다. 즉 분리막의 한계로 인식됐던 비싼 가격과 치밀한 제조가 어려웠던 문제를 해결한 것이다.

연구진은 이렇게 만든 분리막을 반응기에 장착한 뒤 수소를 만드는 테스트를 진행했다. 그결과, 반응기 온도를 기존보다 100도 이상 낮췄음에도 분해율이 98% 이상이며, 93% 이상의 수소 회수율로 99.99% 이상의 고순도 수소를 하루 2kg 이상 만들어냈다.

이신근 박사는 "분리막 반응기를 사용해 암모니아에서 수소를 추출하는 기술은 분해반응과 수소정제을 하나로 집약할 수 있기 때문에 미국, 호주, 일본, 유럽 등 선진국에서 수년 전부터 활발히 연구 중인 공정집약형 차세대 기술"이라고 설명했다.

한편, 연구진은 통합형 분리막 반응기 개발 성과를 열역학 분야 저명 학술지인 '에너지(ENERGY)' 12월호에 실릴 예정이다.

수소분리막을 이용한 암모니아분해 수소생산 기술 원리. 에너지기술연구원 제공

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