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'기존 2배' 암모니아에서 고순도 수소 대용량 생산한다

KIST 수소생산+정제 고효율 수소추출기 개발
국내 연구진이 암모니아로부터 고순도의 수소를 추출하고 전력을 발생시키는 기술을 개발했다. 수소충전소와 무인비행체 등에 활용될 것으로 기대된다.
 
KIST(한국과학기술연구원·원장 윤석진)는 조영석·윤창원 수소·연료전지연구단 박사팀이 암모니아를 수소와 질소로 분해하면서 저렴하게 생산할 수 있는 촉매와 분리막 소재를 개발했다고 6일 밝혔다.
 
액상 암모니아는 액체수소보다 같은 부피로 1.5배 가량 더 많은 양의 수소를 저장할 수 있다. 생산과정에서 다량의 이산화탄소를 배출하는 기존 천연가스 수증기 개질 기반의 수소생산법과는 달리 암모니아는 분해 과정에서 수소와 질소만을 생성한다.
 
그러나 암모니아로부터 고순도의 수소를 생산하고 이를 연료전지와 연계해 전기를 생산하는 연구는 상대적으로 개발이 미흡했다.
 
KIST 연구진이 개발한 암모니아 기반 분리막 반응 수소추출 장치.<사진=KIST 제공>KIST 연구진이 개발한 암모니아 기반 분리막 반응 수소추출 장치.<사진=KIST 제공>

연구팀은 개발한 촉매와 분리막 소재를 결합해 암모니아로부터 수소를 생산하는 반응과 동시에 분리막으로 고순도의 수소를 분리해내는 추출기를 구현했다. 개발된 기술은 높은 순도의 수소를 연속적으로 생산할 수 있으며, 별도의 수소 정제장치 없이 연료전지와 직접 연계해 소형 전력발생장치에도 적용이 가능하다. 이 외에도 암모니아 분해반응과 수소 분리 분해 반응온도를 550℃에서 450℃까지 낮추는데도 성공했다. 에너지 소비를 줄여 수소생산속도를 기존대비 2배 이상 높였다.
 
연구진에 따르면 잉여 재생전력을 수소형태로 전환하고 생산된 수소를 원하는 곳까지 운반해 이를 활용하는 기술개발 수요가 전 세계에서 증가 중이다. 이번 연구는 수소경제 사회로 들어가는데 도움이 될 것으로 기대된다.
 
KIST 조영석 박사는 "본 기술을 기반으로 이산화탄소 배출이 없는 컴팩트한 수소 파워팩을 개발해 드론택시, 무인비행기, 선박 등의 이동수단에 적용하는 후속연구를 계획하고 있다"고 말했다.
 
KIST 윤창원 수소·연료전지연구단장은 "이번 성과는 순수 국내 연구진이 개발한 암모니아 기반 수소 추출·정제 원천기술로서, 가까운 미래에 암모니아를 활용한 국내 대용량 수소공급에 새로운 장을 열 수 있을 것으로 기대한다"고 강조했다. 연구결과는 'Journal of Membrane Science에 게재됐다.
 
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