"암모니아 저렴하게 대량 생산" 에너지연, 촉매 기술 개발

기존 하버-보슈 공정보다
1/3 낮은 압력에 생산 가능

[대전=뉴시스] 에너지연구원이 개발한 저압 암모니아 합성 펠릿 촉매.(사진=에너지연구원 제공) *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 친환경 연료이며 수소를 저장, 운반할 수 있는 암모니아(NH₃)의 대량 생산 촉매기술이 개발됐다.

한국에너지기술연구원은 청정연료연구실 윤형철 박사팀이 저압 암모니아 합성 촉매를 대량으로 생산할 수 있는 양산법을 개발했다고 6일 밝혔다.

이 기술로 제작된 촉매는 연구진이 설계한 암모니아 생산 공정에 적용돼 기존 하버-보슈 공정에 필요한 압력의 1/3 수준으로도 99.9%의 고순도 암모니아 생산하는데 성공했다.

하버-보슈 공정은 천연가스를 열분해 해 추출한 수소와 대기 중의 질소를 반응물로 고온(섭씨 400도 이상), 고압(150bar 이상)의 조건에서 철 촉매를 이용, 암모니아를 대량 생산하는 공정이다. 하지만 이 공정은 이산화탄소 방출과 에너지 소모가 크다.

이번에 윤 박사팀은 기존 하버-보슈 공정의 한계를 극복할 수 있는 암모니아 합성 촉매 양산을 위한 제법과 촉매 성형법을 개발했다.

연구진은 KAIST(한국과학기술원) 최민기 교수진과 공동 개발한 분말 형태의 루테늄/산화바륨 촉매를 원주형 펠릿 형태로 만들어 상업적으로 활용할 수 있도록 제품화했고 기존 160도(℃)의 고온에서 제조되는 촉매를 상온에서 제조할 수 있도록 개발해 촉매 합성 시간을 기존 대비 1/3로 줄였다.

이어 일일 1킬로그램(1kg/d)의 암모니아를 생산할 수 있는 실험실 규모 공정을 구축해 50바(bar)의 저압에서도 99.9%의 순도를 갖는 고순도 암모니아 생산에 성공했다.

연구진이 개발한 촉매 양산법과 독자적으로 설계한 암모니아 생산 공정을 이용하면 암모니아 생산 운영에 소요되는 비용을 15% 이상 절감할 수 있을 것으로 기대된다. 특히 기존 공정보다 낮아진 압력은 공정의 구성품인 압축기, 반응기 등의 제작비용도 낮춰 생산 비용 전체를 줄일 수 있다.

연구책임자인 윤형철 박사는 "저압·저온 저비용 암모니아 생산기술은 탄소중립의 미래를 앞당길 수 있는 열쇠가 될 것"이라며 "청정수소 및 무탄소 연료도입을 위한 암모니아 생산 플랜트 국산화에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

☞공감언론 뉴시스 kys0505@newsis.com