암모니아서 자동차용 고순도수소 대량생산한다

KIST 연구팀 “정제장치 없이 연료전지에 공급하는 수소 추출기술"

KIST의 조영석(왼쪽부터) 박사, 박용하 박사, 윤창원 박사가 연구실에서 포즈를 취하고 있다.

국내 연구팀이 암모니아에서 자동차용 수소연료전지에 직접 사용할 수 있을 정도의 고순도 수소를 대용량으로 추출하는 기술을 개발했다. 앞으로는 드론택시, 무인비행기, 선박 등에도 적용할 수 있는 후속연구를 진행하기로 했다.

한국과학기술연구원(KIST) 수소·연료전지연구단 조영석·윤창원 박사팀은 6일 수소 분리에 많이 사용되는 공정(PSA)을 거치지 않아도 순도가 99.99% 이상으로 별도 정제장치 없이 바로 연료전지에 공급, 전력생산에 이용할 수 수소 추출 기술을 개발했다고 밝혔다. 이 기술은 촉매의 효율을 높이고 암모니아 분해 반응과 동시에 수소를 분리, 분해 반응 온도를 기존 550℃에서 450℃까지 낮추고 수소 생산속도는 기존 기술보다 2배 이상 높였다.

연구팀은 암모니아를 수소와 질소로 분해하는 촉매의 효율을 높이고 저렴하게 생산할 수 있는 수소분리막 소재를 개발, 암모니아로부터 수소를 생산하는 반응과 동시에 자체 개발한 저가금속 기반의 분리막으로 고순도 수소를 분리해내는 추출기를 만들었다.

암모니아 기반 분리막 반응 수소추출 장치.

암모니아는 수소보다 훨씬 높은 온도에서 액화시킬 수 있고 액상 암모니아는 액체수소보다 같은 부피로 1.5배가량의 많은 양의 수소를 저장(수소저장밀도 108kg-H₂/㎥)할 수 있다. 하지만 암모니아에서 고순도의 수소를 생산, 이를 연료전지와 연계해 전기를 생산하는 연구는 상대적으로 개발이 미흡한 상태다.

조영석 박사는 “이산화탄소 배출이 없는 컴팩트한 수소 파워팩을 개발, 드론택시, 무인비행기, 선박 등 이동수단에 적용하는 후속연구를 계획하고 있다”고 말했다. 이번 연구 성과는 분리막 분야 국제학술지인 ‘저널 오브 멤브레인 사이언스’에 실렸다. /고광본 선임기자 [e-mail]