수소 만드는 데 암모니아가 왜 나와? 암모니아의 재발견
암모니아 하면 가장 먼저 떠올리는 것은 ‘냄새’입니다. 독성이 있어 인체에는 해롭지만, 비료의 주 원료로 우리에게 없어서는 안될 물질이기도 합니다. 이 암모니아가 최근 차세대 친환경 에너지인 ‘수소’를 생산하고, 효율적인 저장과 운반을 도와주는 것으로 알려져 주목받고 있습니다.
이산화탄소를 배출하지 않아 그린 에너지로 떠오르고 있는 ‘수소’는 아직까지 탄소배출없이는 생산이 어렵고, 운송조건도 까다롭습니다. 그런데 이 모든 것을 해결해줄 해결사로 암모니아가 등장한 것입니다. 우리가 몰랐던 암모니아의 새로운 모습, 지금부터 본격적으로 소개 드리도록 하겠습니다.
#암모니아(NH3)란?
암모니아는 질소와 수소로 이뤄진 화합물입니다. 상온에서 특유의 자극적인 냄새가 나는 무색의 기체로, 주로 비료 원료로 사용돼 왔습니다. 암모니아(NH3)는 질소 원자 1개와 수소 원자 3개가 결합한 화합물입니다. 암모니아에서 질소만 떼어내면 수소를 대거 만들어낼 수 있으며, 비교적 쉽게 액화할 수 있어 안전한 이동이 가능해 수소분야에서 부각되고 있습니다.
탄소배출 없는 #그린 암모니아
암모니아는 보통 천연가스나 석탄을 이용해 만들기 때문에 생산과정에서 탄소를 배출하게 됩니다. 그린 암모니아는 물을 전기분해해 수소를 생산하고 여기에 공기 중 질소를 합성해 탄소배출이 없어 친환경적입니다. 그린 암모니아는 이산화탄소배출 없는 그린 수소 경제를 위해서도 꼭 필요한 소스로 주목받고 있습니다.
#무탄소 수소 생산의 필요성
수소를 생산하는 방식에는 크게 메탄 등 기존의 탄화수소계열 연료의 개질을 통해 수소를 생산하는 방식과 수전해를 통해 얻는 방법이 있습니다. 하지만 개질방식을 통한 수소생산방식은 화석연료 사용이 불가피하기 때문에, 이 과정에서 이산화탄소를 배출하게 됩니다.
따라서 탄소제로를 위해 수전해를 통한 그린수소 생산 연구가 활발히 이뤄지고 있습니다. 수전해를 통한 수소생산방식은 전기분해방식이라 친환경적이라 평가받고 있지만, 만약 전기분해를 위한 전력이 화석연료 에너지를 통한 전기라면 이 또한 이산화탄소를 배출하는 셈입니다.
#암모니아로 수소를 만든다?!
최근 국내 연구진이 암모니아를 이용해 기존 촉매 공정보다 약 100°C 낮은 온도에서 약 40% 더 많은 수소를 생산할 수 있는 수소생산 촉매 공정기술을 개발했습니다. 이 기술을 통해 같은 조건에서 수소 생산량은 40% 향상되며, 수백 시간의 내구성 테스트에서도 안정적인 결과를 보여주었습니다.
또한 기본 화학공정 방법인 침전법으로 비교적 쉽고 간단한 제조할 수 있어 대량생산과 상용화에 유리하다는 장점도 지니고 있습니다.
#에너지 저장매체로서의 암모니아
원활한 수소경제를 구축하기 위해서는 수소를 대용량 저장 및 장거리 운송이 가능해야 합니다. 수소는 부피당 저장용량이 작기 때문에, 수소를 다른 형태의 화합물로 변환하여 부피당 저장 용량을 증가시키고 비용을 낮출 수 있는 수소 에너지 캐리어가 필요합니다.
암모니아는 최근 효율적인 수소 운송을 위한 수소 에너지 캐리어로 주목받고 있는데요. 수소를 액상 암모니아 형태의 화합물로 변환하면 많은 양의 수소를 저장해 장거리 운송이 가능합니다. 특히 오랫동안 비료 등으로 사용되어 왔기 때문에 암모니아를 저장하고 운송하는 인프라가 갖춰져 있어 이를 활용할 수 있다는 점도 장점입니다.
탄소중립을 위한 #그린 암모니아 협의체 등장!
지난 7월, 탄소중립을 위한 그린 암모니아 협의체 협약식이 열렸습니다. 2050 탄소중립 목표 달성에 기여하기 위하여, 그린 암모니아의 생산-운송-추출-활용의 전주기 기술 개발에 대한 기관 및 기업간의 유기적 협력 체계를 구축하고자 국내 최초로 결성된 것입니다.
한화솔루션은 탄소중립을 위해 수소에너지 생산·저장, 활용·실증, 산업육성 등 수소 생태계 조성을 위한 연구개발을 적극적으로 추진하고 있습니다. 지속가능한 미래를 위한 한화솔루션의 탄소중립을 위한 노력을 지켜봐 주시기 바랍니다.
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