친환경 선박 엔진 시대 임박… ㎿급 암모니아 엔진 첫 실증

기계연, LNG-암모니아 혼소 엔진 실증
내년 말까지 진행..탄소배출 저감 기여

한국기계연구원은 ㎿급 선박용 LNG-암모니아 혼소 엔진 연소기술을 선박에 적용하기 위한 실증을 진행하고 있다. 사진은 LNG-암모니아 혼소 엔진 모습. 기계연 제공

무탄소 연료인 암모니아를 연료로 사용하는 메가와트(㎿)급 선박 엔진 연소 기술을 현장에 적용하기 위한 첫 실증이 진행된다.

한국기계연구원은 박철웅 박사 연구팀이 한국선급, HD현대중공업, HD한국조선해양, 선박해양플랜트연구소, 군산대 등과 공동으로 전북 군산에서 '선박용 LNG-암모니아 혼소 엔진 연소기술' 실증을 하고 있다고 10일 밝혔다.

수소와 질소의 화합물인 암모니아는 액화수소에 비해 수소 저장 밀도가 1.7배 높고, 수소를 분리할 때 탄소가 배출되지 않아 무탄소 연료로 주목받고 있다. 연구팀은 인프라, 취급, 안전 기준 등을 갖춰 수소 저장과 운송 문제를 해결할 가장 현실적 대안으로 평가받고 있다.

특히 수소를 분리할 때 탄소가 배출되지 않아 무탄소 연료로 주목받고 있다. 하지만, 다른 대체 연료에 비해 독성과 부식성이 높아 관리가 어렵고, 높은 점화 에너지가 요구돼 느린 연소 속도로 인한 불완전 연소 영향으로 엔진 출력과 효율이 떨어지는 문제가 있다.

연구팀은 암모니아를 선박용 엔진 내 연소실 안으로 고압 분사해 안정적인 연소를 유지함으로써 높은 출력과 열효율을 구현했다. 또한 연료공급장치 내 오링(기계류에 사용되는 원형 고리) 소재 변경을 통해 부식과 암모니아의 외부 누출을 막고, 이산화탄소 배출을 50% 이상 줄였다. 연구팀은 암모니아 연료 분사 시기를 연소 속도에 맞춰 최적화했고, 높은 에너지를 요구하는 착화 조건을 충족시켜 열효율을 높였다. 이를 통해 엔진 성능 향상과 배출물을 줄여 불완전 연소 문제를 해결했다.

박철웅 기계연 책임연구원은 "선박용 ㎿급 LNG-암모니아 혼소 엔진 연소기술은 선박용 엔진에서 배출되는 온실가스에 대한 규제를 만족하고 미래 조선시장의 주도권을 확보할 수 있는 독자 기술로 개발됐다"며 "내년 말까지 실증을 완료해 선박용 엔진뿐 아니라 자동차, 발전기 등의 동력원으로 적용할 수 있도록 노력하겠다"고 말했다.

이준기기자 bongchu@dt.co.kr