#36 수소에너지 왜 암모니아를 주목하는가?

안녕하세요, 케이워터크레프트입니다.

암모니아가 수소에너지 분야에서 주목 받고 있다는

이야기를 들어보셨나요?

오늘은, 우리가 왜 암모니아에 주목해야 하는가에 대하여 부산대학교 권순철 교수님과 함께

알아보도록 하겠습니다.

교수님, 암모니아는 어떤 특성을 가지고 있나요?

암모니아는 실온에서 무색의 기체에요. 보통 암모니아라 하면 강렬한 냄새를 떠올리는데요. 삭힌 홍어에서 나는 코를 찌르는 강렬한 향이 바로 암모니아 냄새입니다. 왜 삭힌 홍어에서는 암모니아 냄새가 나는 것일까요? 홍어는 바닷물에서 삼투압을 조절하기 위해서 많은 요소를 가지고 있습니다. 숙성시키는 과정에서 요소가 분해되며 암모니아가 발생해 강력한 냄새를 내뿜는 것이죠. 암모니아는 부패 박테리아의 증식을 억제시키는 역할을 해 홍어회를 먹어도 탈이 나지 않는 것입니다.

암모니아가 우리 주변에서는 어떻게 이용되고 있나요?

: 암모니아는 현재 비료를 만드는 주 원료로 사용되고 있습니다. 인구가 증가하며 발생한 식량난에 식량의 수요와 공급을 맞추기 위해 비료의 대량 생산이 필요로 해졌죠. 이를 연구하는 과정에서 하버는 공기 중 풍부한 질소를 암모니아로 합성하는 암모니아 합성 연구에 성공하여, 비료의 대량 생산이 가능해지게 되었죠.

암모니아가 비료에도 사용되고 있군요. 어떻게 암모니아에서 질소를 얻는 것인가요?

: 암모니아의 화학식을 보면 NH3 질소 원자 1개에 수소 원자 3개로 구성된 것을 볼 수 있어요. 하버는 온도를 높이고 촉매를 이용해 질소와 수소를 결합시키는 것에 성공하여 암모니아를 인류가 인위적으로 만들 수 있게 했죠.

수소에너지가 주목하게 된 이유는 무엇인가요?

: 세계적으로 탄소중립이라는 목표를 가지며 친환경 에너지를 찾고 있습니다. 그 과정에서 우주 물질의 75%를 차지하고 있는 수소에 주목하게 되었죠. 하지만 수소를 생산하는 과정에서 화석연료를 사용하면 이산화탄소를 배출하는 그레이 수소가 됩니다. 우리가 찾고 있는 완벽한 친환경 에너지라고하기에 부족한 것입니다. 이런 단점을 보완하기 위해 신재생에너지로 물을 전기분해하여 수소를 생산하는 수전해 방식을 통해 완전한 친환경 그린수소 에너지를 생산하고 있습니다.

수소에너지 분야에서 암모니아를 주목하는

이유가 무엇인가요?

: 수소는 저장과 운송의 부분에 있어 까다롭다는 특징이 있습니다. 기체 특성상 저장 시 부피가 커져 저장용기의 효율성이 떨어지며, 수소를 액화시키기 위해서는 영하 253도라는 온도가 필요하기 때문입니다. 영하 253도로 냉각시키기 위해서는 많은 에너지가 필요하죠. 하지만 수소와 질소를 결합해 온도와 압력을 가하는 하버-보슈 공정에 의해 만들어진 암모니아는 상온에서 6기압의 압력으로 저장하면 액화가 가능해 많은 에너지를 필요로 하지 않습니다. 또한 부피 대비 저장용량이 액화수소보다 1.7배 높아 운송률을 70% 향상시켜 효율성을 높일 수 있습니다.

암모니아로 수소를 저장하게 될 경우 한 번에 더 많은

에너지를 담을 수 있군요!

암모니아의 경우 수송의 측면에서도 장점이 있다고 하던데 이것은 어떤 의미 인가요?

: 암모니아의 경우 온도와 압력에 따른 상태 변화 특성이 LPG와 비슷하여 기존 LPG의 탱크를 이용할 수 있습니다. 또한 운송 시 트럭, 기차, 배 및 파이프라인과 같은 기존의 방식을 사용할 수 있다는 점은 경제적 효율성을 높여주기도 하죠.

암모니아를 이용한 수소에너지를 상용화 하는데

어려움이 있나요?

: 암모니아는 수소와 질소가 강력하게 결합되어 있어 수소를 분리하기 위해서는 600~700도 고온의 에너지가 필요해요. 따라서 적은 에너지로 암모니아에서 수소를 추출하기 위해 고효율 장수명 촉매 개발이 필수적입니다.

네, 좋은 이야기 감사합니다. 친환경 에너지의 분야에서 암모니아의 이용은 생각하지 못한 부분이라 더 인상 깊었습니다. 수소 에너지 활성화를 도모하며 마지막으로 한 말씀 해주세요.

: 환경오염에 많은 관심을 쏟고 있는 현대 사회는 친환경 에너지를 모색하는데 힘을 쏟고 있습니다. 하지만 아직 기술적인 측면에서 많은 부족함이 있죠. 수소 에너지 사회로서의 도약을 위해서는 연구를 통해 보다 효율적인 수소 에너지 활용 방안이 마련되어야 합니다. 아직은 미숙한 기술일지라도 여러 분야에 적용해보며 부족한 점을 연구를 통해 발전시켜 나가면 어느새 탄소 제로 사회에 도달해 있을 것입니다. 케이워터크레프트는 수소에너지를 통해 깨끗한 환경을 만들 수 있도록 효율적인 수소에너지 개발을 위해 계속 힘쓸 것입니다. 앞으로도 많은 관심과 기대로 응원해 주세요.

네, 오늘은 수소 에너지에서 왜 암모니아에 주목하는가에 대해 알아보는 시간을 가졌습니다. 탄소 중립 사회를 위해 정말 다양한 측면에서 에너지를 바라보고 있다는 사실을 알게 되었습니다. 환경오염을 막기 위해서는 우리의 꾸준한 관심이 제일 중요하다는 것 잊지 않으셨죠!

그럼 케이워터크레프트는

더욱 재밌는 수소이야기로 돌아오겠습니다.

감사합니다!

​

위글은 국제신문 2021년 12월 22일 [과학에세이]수소에너지, 왜 암모니아를 주목하는가? 인용해 작성 되었습니다.

http://www.kookje.co.kr/mobile/view.asp?gbn=v&key=20211221.22022005538