차세대 에너지원으로 꼽히는 그린수소. 하지만 국내에서 생산하기엔 비싸다는 단점이 있다. 때문에 사우디, 호주 등에서의 수입을 지향하는데, 여기엔 수소를 저장 운송하는 수소캐리어가 필요하다. 그 대안으로 과학자들은 암모니아를 말한다. 단위 부피당 수소 저장밀도가 높아 대용량 저장이 가능하며, 상온 상압 조건에서 비교적 쉽게 액화되기 때문이다. 암모니아가 탄소중립의 열쇠라 불리는 이유다.

암모니아에서 수소 추출

암모니아로부터 고순도 수소를 생산하는 공정은 3단계로 이루어진다. 

1) 암모니아를 고온에서 질소, 수소로 분해. 

2) 상온에서 미반응 잔류암모니아 제거.

3) 상온 PSA(압력변동흡착)공정에서 수소 분리--> 99.97% 이상의 고순도 수소 생산

에너지연의 암모니아 분해 반응기에서의 공정과정 및 성능

암모니아 분해 반응기는 도넛모양의 촉매가 채워진 9개의 튜브에 열이 가해지면 암모니아가 해당촉매를 거쳐 수소와 질소로 분해되는 원리이다. 침전법( 촉매 전구체 용액의 산도를 조절해 촉매입자를 금속구조체 표면에 직접형성시켜 기존 코팅법에 비해 얇고 균일하게 촉매층을 코팅하는 기술)을 기반으로 암모니아 분해 성능은 유지하면서 고가의 귀금속 사용량은 1/10 수준으로 줄인 자체개발 금속 구조체 촉매가 사용된다.

해당 반응기는 85%의 정제율을 기록했다. 질소 분리시 동반되는 수소가 15%라는 의미다. 에너지연은 암모니아로 85%의 고순도 수소를 뽑아내는것은 국내 최초 라며 나머지 질소가 딸려가는 15%의 수소 재생산 연구도 계획중 이라고 설명했다. 

이렇게 생산되는 그린수소 용량은 시간당 약 20세제곱미터다. 가로세로 1m 박스를 수소로 시간당 스무개 채울 수 있다는 의미다. 총 2만 리터급 용량이다. 다만 온사이트 수소 충전소의 경우 기본용량이 300세제곱미터이다. 즉이번 기술은 상용화급의 15분의 1이라는 뜻이다. 해당 연구가 상용급이 되면 하루에 5~60대를 충전할만한 수소가 생산되며, 내년 기업과 협업해 개발예정이다. 

韓, 수소캐리어 핵심 '암모니아' 사투···출연연 현황은? < 기획 < 뉴스 < 기사본문 - 헬로디디 (hellodd.com)