[데일리한국 신지하 기자] 최근 친환경 에너지원으로 수소가 부각되면서 이를 저장하고 수송하는 용도로 암모니아가 주목받고 있습니다. 암모니아는 질소 원자 1개에 수소 3개가 결합된 혼합물입니다. 메탄올·천연가스·LPG·나프타 등으로부터 생산되는데, 주로 비료의 생산 원재료로 가장 많이 사용됩니다. 최근에는 수소의 저장과 수송 용도로 암모니아를 활용하는 기술 개발이 진행 중입니다.

24일 업계에 따르면 수소는 생산 방식에 따라 '그레이 수소', '그린 수소'로 나뉩니다. 그레이 수소는 전 세계 수소 생산량의 95%를 차지하고 있으며, 1kg당 1.5~2.0달러의 가격으로 저렴합니다. 다만 석유와 천연가스 등으로 생산하기 때문에 이 과정에서 이산화탄소가 배출됩니다.

반면 그린 수소는 이산화탄소와 부산물이 전혀 없어 친환경적입니다. 대표적으로 재생에너지를 이용해 물을 분해해 얻는 수전해 수소가 있습니다.

수소 대부분은 기체로 존재하기 때문에 기체 상태의 수소를 압축해 저장·운송하는 방식이 일반적입니다. 수소를 영하 253도로 냉각해 액체 형태로 저장하거나 수소를 메탄이나 암모니아 등 형태로 변환시켜 저장한 다음에 수요처에 운송하는 방법도 있습니다. 기체 방식은 단거리 이동에, 액체·화합물 방식은 중·장거리 수송에 적합하다고 합니다.

  • 수소 저장·운송 방법. 자료=수소융합얼라이언스추진단 제공
현재 수소 저장·운송 방법으로 가장 효율적으로 평가받는 기술은 암모니아 합성법이 꼽힙니다. 수소를 암모니아로 합성하면 운송 과정에서 현재 설치된 유통망을 활용할 수 있어 추가 투자 비용이 들지 않습니다. 운송 과정에서 수소 손실률이 낮아 경제성도 높습니다. 다만 암모니아에서 수소를 추출하는 기술은 아직 초기 단계입니다. 수소를 암모니아로 합성하는 기술까지는 상용화됐습니다.

현재 개발 중인 암모니아의 수소 분해 방법에는 열분해법, 알칼리 금속 아미드, 알칼리 수전해 등이 있습니다. 열분해법은 암모니아를 분해할 때 400도 이상의 고온을 발생시켜야 하기 때문에 촉매제 사용 비용이 늘어난다는 단점이 있습니다. 알칼리 금속 아미드법은 높은 전압 효율을 얻기 위해 전해질이 필요합니다.

알칼리 수전해법은 알칼리 금속 아미드법의 저렴한 지지 전해질을 이용해 상온에서 암모니아 전기 분해가 가능한 방법으로, 경제성에서 잠재성이 높다고 합니다. 지지 절해질은 전기 분해는 되지 않고 용액의 전기 전도도를 높여 주기 위해 용액 속에 넣어 주는 전해질을 뜻합니다.

노우호 메리츠증권 연구원은 '수소 경제와 암모니아' 보고서에서 암모니아를 활용한 그린수소 생산에 대해 "이론상 암모니아 분해 후, 질소와 수소만이 생산되며 이산화탄소 배출이 없다는 장점을 갖췄다"며 "암모니아를 합성하는 공정에서 태양광이나 풍력 등 재생에너지를 활용해 생산, 다시 분해해 수소를 생산할 경우 이탄화탄소 배출 문제가 없는 그린 수소가 가능하다"고 분석했습니다.

☞[Energy요모조모]는 석유와 전력 등 어렵게만 느껴지는 에너지 전반의 내용들을 독자들이 알기 쉽게 이해할 수 있도록 마련한 코너입니다. 에너지 산업의 트렌드 변화와 전망을 다룹니다.

  • 사진=유토이미지
기자소개 신지하 기자 다른기사보기
데일리한국 뉴스스탠드
본 기사의 저작권은 한국미디어네트워크에 있습니다. 무단전재 및 재배포 금지
입력시간 : 2021/03/24 07:00:18 수정시간 : 2021/03/24 07:00:18
데일리한국 지사 모집