기계연구원, 연료전지 및 그린 암모니아 생산공정 개발

한국기계연구원(원장 박상진)이 그린 암모니아 관련 기술을 수소 에너지 운반 등 다양한 에너지 신산업의 미래 유망 아이템으로 분석했다.

기계연구원은 암모니아 생산/수소추출 및 수소저장/활용기술의 밸류체인을 담은 기계기술정책 제108호 ‘무탄소 에너지원으로서의 암모니아 기술의 부상 및 시사점’을 발간하고, 국가 차원의 암모니아 밸류체인 확보를 위한 투자가 필요할 것으로 전망했다.

글로벌 시장조사기관인 Markets and Markets에 따르면 글로벌 암모니아 시장은 2020년 1,100만 달러에서 2030년 8억5,200만 달러로 급격하게 성장할 것으로 전망했다. 암모니아 시장의 연평균 성장률은 54.9% 수준이며 암모니아 밸류체인 기술의 중요성이 강조되고 있다.

탄소중립과 수소 경제의 확대 등의 이슈가 맞물리면서 한국은 물론 일본, EU 등 세계 주요 국가들이 암모니아 기술에 대해 주목하고 있으며, 암모니아 활용 산업 육성을 위한 정책 및 그린 수소 연계 암모니아 기술 확보에 역량을 집중하고 있다.

보고서는 암모니아 기술에 있어 가장 중요한 것은 그린 수소와 연계된 암모니아 생산/수소저장/활용의 밸류체인을 확보하는 것이라고 제시했다. 수소캐리어로서 암모니아는 액화수소 대비 단위 부피당 더 높은 에너지 밀도를 가지고 있어 효율 측면에서 유리하기 때문에, 대표적인 선벨트(Sun-Belt) 지역인 중동, 아프리카, 호주 등에서 생산된 그린 수소를 액상 암모니아로 전환하는 것이 중요하다고 전망했다.

암모니아 생산/추출부문에서는 기존보다 적은 에너지로 암모니아를 생산할 수 있는 원천기술 확보에 대한 R&D 투자가 필요하다. 특히 혁신 촉매 기술과 플라즈마 생산공정이 주목을 받고 있으며 기존 공정의 에너지를 낮추기 위한 고효율 열교환기 기계기술도 필요한 기술 중의 하나이다.

암모니아 활용부문에서는 암모니아 연료전지, 화석연료를 대체할 수 있는 암모니아 가스터빈 등의 기술개발이 필요하며 이를 뒷받침할 실증 과제 위주의 적극적인 R&D 투자가 필요하다고 강조했다. 특히 기존의 인프라를 활용할 수 있는 가스터빈은 LNG·석탄 등과 다른 암모니아의 연료 특성을 파악하기 위한 연구가 필요하다.

기계연구원 기계기술정책센터 길형배 선임연구원은 “무탄소 에너지 시장에서 선도적 지위로 올라서기 위해서는 그린암모니아, 암모니아 발전 등 친환경 기술 우위 확보를 위한 투자가 필요하며, 발전 분야에 있어서도 암모니아 관련 정부의 법·제도의 현실화가 필요하다”고 말했다.

한편 기계연구원은 플라즈마 방식의 암모니아 혁신 생산 공정을 개발했고, 암모니아 연료전지인 SOFC(고체산화물연료전지)와 AEMFC(음이온교환막 연료전지)의 핵심기술을 개발하고 있다.