[IT비즈뉴스 최태우 기자] 한국과학기술연구원(KIST) 수소·연료전지연구단 조영석, 윤창원 박사팀이 암모니아로부터 고순도의 수소를 추출하고 전력을 발생시키는 기술 개발에 성공했다.

재생에너지 기반의 글로벌 청정에너지 공급망 확산이 전세계적 이슈로 부상하고 있으나 현재까지 재생 전력을 장거리 이송하는 데에 제약이 많다. 이러한 이유로 잉여 재생전력을 수소의 형태로 변환하고 생산된 수소를 원하는 곳까지 운반해 이를 활용하는 기술 개발이 활발하게 진행 중이다.

허나 기체 형태의 수소는 단위 부피에 저장할 수 있는 양이 작아 한 번에 많은 양의 수소를 운송하기 어렵다. 최근에는 화석연료의 이송 방법과 유사하게 액상 형태의 화합물을 수소운반체로 활용하는 방법이 제안되고 있다.

액상 암모니아는 액체수소보다 같은 부피로 1.5배 가량 더 많은 양의 수소를 저장(부피대비 수소저장밀도 108kg-H2/m3)할 수 있다. 생산과정에서 다량의 이산화탄소를 배출하는 기존 천연가스 수증기 개질 기반의 수소생산법과는 달리 암모니아는 분해 과정에서 수소와 질소만을 생성한다.

암모니아를 사용하면서 얻는 장점에도 불구하고 암모니아로부터 고순도의 수소를 생산하고 이를 연료전지와 연계해 전기를 생산하는 연구는 상대적으로 개발이 미흡했다.

KIST 연구진은 암모니아를 수소와 질소로 분해하는 촉매와 저렴하게 생산할 수 있는 분리막 소재를 개발했다. 이렇게 개발한 촉매와 분리막 소재를 결합하여 암모니아로부터 수소를 생산하는 반응과 동시에 분리막으로 고순도의 수소를 분리해내는 추출기를 구현하는 데 성공했다.

연구진에 따르면, 이 기술은 높은 순도의 수소를 연속적으로 생산할 수 있고 별도의 수소 정제장치 없이 연료전지와 직접 연계해 소형 전력발생장치에도 적용할 수 있다.

KIST 조영석 박사는 “이 기술을 기반으로 이산화탄소 배출이 없는 컴팩트한 수소 파워팩을 개발해 드론택시, 무인비행기, 선박 등의 이동수단에 적용하는 후속연구를 계획하고 있다”고 말했다.

KIST 윤창원 연구단장은 “이번 성과는 순수 국내 연구진이 개발한 암모니아 기반 수소 추출-정제의 원천기술이다. 가까운 미래에 암모니아를 활용한 국내 대용량 수소공급에 새로운 장을 열 수 있을 것으로 기대한다”고 포부를 밝혔다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 지원으로 KIST 주요사업, 한국에너지기술평가원 ‘신재생에너지핵심기술개발사업’으로 수행됐다. 연구결과는 분리막 분야 권위지인 ‘Journal of Membrane Science’(JCR 분야 상위 2.809%)에 온라인 게재됐다.