KIST "암모니아로 전력 생산...수소 장거리 운송 기술 개발"

yohji 2020-08-05 (수) 12:55 조회 : 930 추천 : 6

한국과학기술연구원( KIST )은 수소·연료전지연구단 조영석·윤창원 박사팀이 암모니아로부터 고순도의 수소를 추출하고 전력을 발생시키는 기술을 개발했다고 5일 밝혔다. 이로써 암모니아가 대용량 수소를 장거리 운송할 수 있는 수소운반체로 쓰일 수 있는 가능성이 생기게 됐다.

KIST 연구진이 개발한 암모니아 기반 분리막 반응 수소추출 장치. [카이스트 제공]

KIST 에 따르면 그동안 재생전력은 전기 형태로 장거리 이송하는 데 큰 제약이 있었다. 이 때문에 잉여 재생전력을 수소 형태로 변환하고, 이렇게 생산된 수소를 장거리 운반하는 기술 개발에 대한 수요가 늘고 있다.

이번 연구는 암모니아를 활용해 수소를 저장하고 전력화시키는 과정에 획기적인 변화를 가져올 것으로 보인다.

이번 고순도 수소추출기를 개발한 KIST 연구진. 조영석 박사(왼쪽), 박용하 박사, 윤창원 단장(오른쪽). [카이스트 제공]

KIST 연구진은 암모니아를 수소와 질소로 분해하는 촉매와 이를 저렴하게 생산할 수 있는 분리막 소재를 개발했다. 암모니아로부터 수소를 생산하는 반응과 동시에 분리막으로 고순도의 수소를 분리해내는 추출기를 구현했다.

이로써 높은 순도의 수소를 연속적으로 생산할 수 있게 됐다는 게 연구진의 설명이다. 특히 별도의 수소 정체 장치 없이 연료전지와 직접 연계해 소형 전력 발생장치에도 적용할 수 있게 됐다.

연구진은 암모니아 분해 반응과 동시에 수소를 분리함으로써 분해반응 온도를 550 co 에서 450 co 까지 현저히 낮추어 에너지 소비를 줄임과 동시에 수소 생산 속도를 기존 기술 대비 2배 이상 높였다. 또한, 자체 개발한 저가금속 기반의 분리막을 활용하여 PSA ( Pressure Swing Adsorption ) 공정 등 값비싼 분리공정 없이도 99.99% 이상의 순도를 갖는 수소를 생산할 수 있게 됐다고 설명했다.

현재 암모니아에서 수소를 추출해 저장 및 운송하는 인프라는 전 세계적으로 상용화된 상태다. 이번 연구진의 기술이 기존 인프라에 활용된다면 수소 경제 사회를 가속화할 수 있다는 게 KIST 의 설명이다.

KIST 조영석 박사는 “본 기술을 기반으로 이산화탄소 배출이 없는 컴팩트한 수소 파워팩을 개발해 드론 택시, 무인비행기, 선박 등의 이동수단에 적용하는 후속연구를 계획하고 있다”고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영)지원으로 KIST 주요사업, 한국에너지기술평가원의 신재생에너지 핵심기술개발사업 일환으로 수행됐으며, 연구결과는 분리막 분야 권위지인 '저널 오브 멤브레인 사이언스( Journal of Membrane Science )'에 게재됐다.