수소 경제의 핵심 과제 중 하나는 수소를 효율적으로 저장하고 먼 거리로 운반하는 것입니다.
고압, 액화 수소 방식은 안전성과 비용 측면에서 한계가 존재하기 때문에,
최근에는 암모니아(NH₃)를 수소 운반 매체로 사용하는 기술이 각광받고 있습니다.
왜 암모니아인가?
암모니아는 수소 3개와 질소 1개로 구성된 수소 함량이 높은 화합물(17.8% 수소 포함)입니다.
이미 산업적으로 널리 사용되고 있는 물질로, 액체 형태로 저장 및 운송이 가능하며 기존 인프라 활용도도 높습니다.
화학식 및 구조
NH₃ → N + 3H (역반응 가능)
암모니아 1몰을 분해하면 수소 1.5몰을 얻을 수 있습니다.
수소를 직접 다루는 것보다 상대적으로 안정적이며, 기존 LNG 인프라를 그대로 사용할 수 있다는 장점이 있습니다.
암모니아 기반 수소 운반의 핵심 기술
- 1. 암모니아 합성: 수소와 질소를 반응시켜 NH₃ 생성 (하버-보슈 공정)
- 2. 암모니아 운송: 액상 형태로 저장하여 대규모 이동
- 3. 암모니아 분해: 고온 촉매를 통해 수소와 질소로 다시 분리
분해 반응식
2NH₃ → 3H₂ + N₂ (촉매 필요, 약 500~700℃)
이 과정에서 생성된 수소는 연료전지 등에 사용할 수 있으며, 질소는 대기 중으로 방출해도 무해합니다.
장점과 이점
- 기존 암모니아 인프라 활용 가능 (탱크, 배관 등)
- 수소보다 운반 효율이 높음
- 비교적 안전한 물질 (폭발 위험 낮음)
기술적 도전 과제
- 고온 고압 반응 조건 요구 (에너지 소모 큼)
- 분해 과정에서 NOx 등 유해물질 생성 가능성
- 고효율 촉매 개발 필요
응용 사례
- 일본: 발전소 연료로 NH₃ 혼소 실험 진행
- 호주: 대규모 NH₃ 수소 수출 인프라 구축 중
- EU: 수소 항만 프로젝트에 NH₃ 수소 캐리어 채택
결론: 암모니아는 수소 운반의 유력한 후보
암모니아는 수소를 안정적이고 경제적으로 운반할 수 있는 유력한 대안입니다.
특히 대륙 간 장거리 수소 운송이 필요한 경우, 고압 수소보다 더 현실적일 수 있습니다.
암모니아 기반 수소 캐리어 기술은 향후 수소 국제 무역 체계의 핵심 인프라가 될 수 있으며,
이에 대한 지속적인 기술 개발과 안전 기준 마련이 필수적입니다.
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