[요약]
- 새 공정은 CO2배출 없이 1시간에 국제기준을 충족하는 수소 0.5kg을 생산
- 한국에너지기술연구원 정운호 박사는 무탄소 수소 생산기술을 완성한 것에 의의가있으며 청정수소를 친환경 선박의 전원 등 다양한 분야에 적용할 수 있을 것으로 기대
- 한국에너지기술연구원 정운호 수소연구단 박사 연구진이 암모니아 분해 기술로 화석연료를 사용하지 않는 청정수소 생산 방법을 개발
- 암모니아를 원료로 고순도 수소를 생산하기 위한 기존의 공정은 부족한 열량을 보충하기 위해 LNG/LPG와 같은 화학연료를 활용하여 CO2가 배출되었으나, 연구진은 암모니아 분해 후 남은 미량의 수소와 암모니아를 열원으로 재사용하여 화석연료 없이 고순도의 수소를 생산하는데 성공
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- 암모니아를 활용하여 수소를 생산하는 기존 공정은 600도 이상의 고온에서 루테늄(Ru)촉매를 이용해 암모니아를 분해하고 압력변동흡착(PSA) 기술을 활용하여 수소를 정제하는 방식
- 분해와 흡착 과정에서 질소와 수소가 포함된 잔류가스가 발생하고, 이 잔류가스를 암모니아 분해 반응기의 열원으로 재사용하지만, 열량이 부족하기 때문에 화석연료(LNG/LPG)를 활용한 열량 보충이 필요
- 암모니아를 활용하여 수소를 생산하는 기존 공정은 600도 이상의 고온에서 루테늄(Ru)촉매를 이용해 암모니아를 분해하고 압력변동흡착(PSA) 기술을 활용하여 수소를 정제하는 방식
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- 연구진이 개발한 기술은 열량 보충을 위해 활용하는 화석연료대신 원료로 사용되는 암모니아를 공급하여 열량을 보충하는 기술로 화석연료의 연소로인해 발생하는 CO2 발생을 원천 차단 가능
- 연구진에 의하면 수소전기차용 연료전지에 공급 가능한 99.97% 이상의 고순도 수소를 시간당 약 0.5kg(5N㎥) 생산 가능
- 또한 새 공정으로 생산된 수소의 불순물 농도는 질소가 300ppm 미만, 암모니아가 0.1ppm 미만으로 수소전기차용 국제 표준인 ISO 14687 기준을 충족
- 연구진이 개발한 기술은 열량 보충을 위해 활용하는 화석연료대신 원료로 사용되는 암모니아를 공급하여 열량을 보충하는 기술로 화석연료의 연소로인해 발생하는 CO2 발생을 원천 차단 가능
- 연구진은 개발한 기술을 활용하여 CO2 배출 없이 전력을 생산하는 1kW급 건물용 연료전지 시스템 실증에도 성공
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- 건물용 연료전지 시스템 실증은 두산 퓨어셀파워BU의 1Kw·10Kw급 건물주택용 수소연료전지 ‘H2-PEMFC’ 시스템을 활용하여 진행
- 해당 시스템은 천연가스를 개질하는 방식이 아니라 수소연료를 직접 투입하는 순수도 모델로 50~55%의 전기효율을 보임
- 한국에너지기술연구원은 새로운 공정으로 생산한 고순도 수소를 두산퓨어셀파워BU의 H2-PEMFC에 투입하여 일반적인 고순도 수소와 동등한 전력 생산이 가능함을 실증
- 건물용 연료전지 시스템 실증은 두산 퓨어셀파워BU의 1Kw·10Kw급 건물주택용 수소연료전지 ‘H2-PEMFC’ 시스템을 활용하여 진행
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- 두산퓨어셀파워BU는 이번 실증에 제공한 H2-PEMFC 시스템을 1기 수소 시범도시인 삼척시 수소타운에 적용하여 24년까지 실증하고 26년까지 소규모 분산 발전용 100Kw급 H2-PEMFC 시스템을 개발할 예정
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- 무탄소 수소연료전지 시스템의 실증이 성공함에 따라 수소차를 포함하여 중장비, 선박 등 다양한 분야에서 무탄소 수소에너지를 활용하기 위한 기술개발이 이루어질 전망
[시사점]
- 탄소배출 없이 국제표준을 준수하는 고순도 수소를 생산 가능한 기술이 개발됨에 따라 친환경적인 수소 생산 기술에 대한 수요 증가 및 발전이 이어질 것으로 전망
- 해당 기술이 건물용 연료전지 시스템에서의 실증에 성공함에 따라 상용 수소연료전지(수소차, 중장비, 선박 등)에 무탄소 수소에너지의 확산을 촉진하고 수소 경제를 발전과 응용 분야의 다양화를 가져올 수 있음
[출처]
- 이투뉴스, CO2 배출없는 암모니아 기반 청정수소 생산기술 개발, 2024. 3. 4.
- 월간수소경제, 에너지연, 암모니아 기반 청정수소 생산 성공, 2024. 2. 29.
- 두산, 연료전지 ‘H2-PEMFC’시스템 개발, 2023.11.30
