무탄소 연료 `암모니아`, 저온·저압서 99.9% 고순도로 얻는다

에너지기술연, 저압 암모니아 합성촉매 개발
기존 공정 대비 저온, 저압, 저비용 운용 가능

한국에너지기술연구원은 세계 최고 수준의 암모니아 합성 촉매를 양산하는 기술과 공정 기술을 개발했다. 사진은 분말 형태의 루테늄·산화바륨 촉매를 펠릿 형태로 제작한 모습 에기연 제공

윤형철 에기연 박사 연구팀

국내 연구진이 무탄소 연료로 주목받는 암모니아를 대량 생산할 수 있는 촉매 양산기술을 개발했다.

한국에너지기술연구원은 윤형철 박사 연구팀이 기존 공정에 필요한 압력의 3분 1 수준인 저압 환경에서 00.9%의 고순도 암모니아를 생산할 수 있는 합성 촉매를 개발했다고 6일 밝혔다.

암모니아는 친환경 연료인 수소를 저장·운송하는 수단이자 연소 과정에서 이산화탄소가 나오지 않아 석탄과 천연가스를 대체할 수 있는 무탄소 연료로 각광받고 있다. 암모니아는 화석연료에서 생산한 수소와 공기의 질소를 고온과 고압에서 반응시키는 '하버-보슈 공정'을 통해 얻는다. 하지만, 이 과정에서 이산화탄소 방출과 에너지 소모가 많다. 더욱이 암모니아 생산 기술은 해외 주요 플랜트 기업이 독점하고 있으며, 우리나라는 암모니아를 100% 수입에 의존하고 있다.

연구팀은 분말 형태의 류테늄·산화바륨 촉매를 만들어 기존 160도의 고온에서 제조되는 촉매를 상온에서 제조할 수 있도록 개발했다. 촉매 합성 시간도 기존보다 3분의 1 수준으로 줄여 생산 효율을 높였다. 또한 일일 1㎏의 암모니아를 생산할 수 있는 실험실 규모의 공정을 구축해 50바(bar)의 저압에서도 99.9%의 순도를 갖는 고순도 암모니아를 생산하는 데 성공했다.

개발된 촉매와 생산 공정을 활용하면 암모니아 생산과 운영에 소요되는 비용을 15% 이상 줄일 수 있고, 공정 설비도 단순화해 생산비를 절감할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

윤형철 에기연 박사는 "저압·저온 저비용 암모니아 생산기술은 탄소중립의 미래를 앞당기는 열쇠가 될 것"이라며 "앞으로 청정수소와 무탄소 연료 도입을 위한 암모니아 생산 플랜트 국산화에 기여할 것으로 기대한다"고 말했다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr