Ammonia Cracking / H2 - Fuel Cell Generator Model (2023)  

(주)씨이에스 주력 사업 - 암모니아 분해 / 수소 발전 시스템

혁신적인 에너지 솔루션: 암모니아와 수소 

태양열, 풍력과 같은 신재생 에너지는 주위 환경에 민감해서 변동성이 큽니다. 꾸준하게 에너지를 생산하지 못하기에, 또는 갑자기 많은 에너지가 필요할 때 대응하지 못하기에 결국엔 보조적인 수단으로 활용되는 경우가 많습니다. 볕이 쨍쨍한 호주의 넓은 사막이라면 태양열을 이용해 상당한 양의 전기를 생산할 수 있겠지만, 대개 그런 곳들은 사람들이 사는 곳과 너무나 멀리 떨어져 있어서 전기를 생산하더라도 이를 공급할 방법이 없습니다. 하지만 방법은 있습니다. 생산한 전기를 수소의 형태로 저장하는 것입니다. 수소에서 다시 전기를 얻을 때에는 이산화탄소를 포함하여 그 어떤 유해물질도 배출하지 않으므로 우리는 변동성이 큰 신재생에너지를 안정적으로 그리고 안전하게 사용할 수 있는 것입니다.

다만 수소는 저장하고 수송하는 것은 무척이나 어렵기에 새로운 아이디어가 나왔습니다. 수소를 암모니아로 변환시켰다가 에너지가 필요한 곳에서 다시 수소로 되돌리는 것입니다. 암모니아는 끓는 점이 수소에 비해 무척 높아서 액체로 보관하기 쉽고, 이 경우 밀도가 높아서 같은 부피의 액체수소보다도 수소 함량이 높습니다. 압력을 크게 높일 필요도 없으므로 운송이나 저장, 배관 작업도 아주 쉬워집니다. 암모니아를 분해시켜 수소를 추출하는 과정에서 환경에 무해한 질소밖에 배출하지 않기에 진정한 친환경 에너지에 적용하는데 안성맞춤입니다.

(주)씨이에스의 암모니아 수소 사업 

(주)씨이에스는 2018년부터 3년간 암모니아를 분해 · 정제하여 수소를 추출하는 국책 연구과제에 주관기업으로 참여하였습니다.

연구 개발은 성공적으로 마무리되었고 수소 농도 99.97% 이상, 잔류 질소 100ppm 이하, 잔류 암모니아 0.1ppm 이하라는 목표를 초과하는 성과를 거두었습니다. 아울러 100시간 이상의 통합 운전 및 연료 전지 연계 운전을 시험함으로써 운전 성능을 확인하였습니다.

암모니아 분해 공정의 원리

1. 액체로 저장되던 암모니아는 기화되면서 반응기로 공급됩니다.
2. 버너가 반응기에 열을 공급합니다.
3. 반응기 내에서 루테인 또는 니켈 촉매의 도움으로 암모니아 분해가 일어납니다.
4. 반응기에서 나온 기체는 수소와 질소, 그리고 반응을 하지 않은 소량의 암모니아입니다.
5. PSA 또는 적당한 흡수/필터링을 통해 질소와 잔류 암모니아를 제거합니다.
6. 생산된 고순도의 수소는 연료전지에서 전기를 만들어냅니다.
7. 전기에너지를 바로 사용하거나 ESS에 저장합니다.

  • 버너에서 사용되는 연료는 수소의 사용 목적에 따라 다를 수 있습니다.
  • 암모니아를 사용하거나 초기 기동시에는 LPG, 반응이 안정화된 후에는 수소 혼합가스를 사용할 수 있습니다.
  • 당장 실천할 수 있는 방안 

    (주)씨이에스는 다양한 용량 및 용도에 따른 암모니아-수소-연료전지 패키지들을 개발하고 있으며, 특히 중소형의 발전 설비에 많은 관심을 갖고 있습니다. 환경을 위해서라면 모든 화력 발전 설비가 수소 발전이나 신재생 발전 설비로 교체되는 것이 가장 좋겠지만, 우리 지구에는 현재 석탄 화력 발전소만 2,400개 이상이 가동 중이며 200개 이상이 새로 건설되고 있는 상황이기에, 탄소 포집을 병행하면서 화력 발전을 서서히 줄여나가는 것이 최선입니다.

    (주)씨이에스가 제안하는 - 당장 실천할 수 있는 방안은 야외 공연장이나 공사 현장, 작은 섬이나 스마트 농장 등에서 흔하게 사용되는 중소형 디젤 발전 설비를 암모니아-수소 발전 설비로 교체하는 것입니다. 암모니아-수소 발전은 환경 문제에서 자유로울 뿐 아니라 소음이 거의 발생하지 않는다는 장점이 있습니다.

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