블루 암모니아를 개발 및 사용하는 이유 - 블루 암모니아의 장점

수소 에너지는 어느 정도 익숙하지만 암모니아를 에너지 자원으로 사용한다는 것은 생소하실 수도 있을 겁니다. 오늘은 친환경 '블루 암모니아'에 대해 짚어보고 해당 에너지의 장점에 대해 포스팅해보겠습니다.

 

 

블루 암모니아의 의미

블루 암모니아는 석유화학 공장에서 CCUS (CCS : 탄소포집 및 저장) 기술을 활용하여 생산한 블루 수소를  이용하여 만든 암모니아를 의미합니다. 

 

고등학교 화학 시간에 질소와 수소를 이용하여 암모니아를 만드는 과정인 하버-보슈 법을 떠올리신다면 이해가 쉬우실 겁니다.

N2 + 3H2 + 고온고압 + 촉매 = 2NH3 (암모니아)

수소 에너지의 종류 (그레이, 블루, 그린 수소)와 블루 수소의 원리에 대한 자세한 내용은 하단의 링크를 참고해주세요! 

 

▷ 수소 에너지의 생산방식과 종류

 

암모니아를 에너지 자원으로 활용하였을때, 기존 수소를 직접적으로 운송, 사용했을 때 보다 많은 장점이 있습니다. 

 

 

블루 암모니아 장점 요약

• 수소 에너지의 효율적 운송
• 그린 암모니아에 낮은 생산단가
• 직접 에너지로 사용 가능
• 낮은 폭발 가능성 및 친환경성

블루 암모니아를 개발, 사용하려는 이유 - 블루 암모니아의 장점

수소 에너지를 효율적으로 운송할 수 있다. - 높은 액화점과 높은 밀도

 

수소는 생산되더라도 기체 상태로 존재하기 때문에, 밀도가 매우 낮습니다. 따라서 에너지 연료로 사용되기 위해 수소를 액체로 만드는 '액화 저장기술'을 활용합니다. 

 

하지만 수소를 액화하기 위해서는 온도를 영하 253 도 씨까지 낮추고, 온도를 지속적으로 유지해야 하는 '극저온 저장 기술'이 필요합니다. 국내에서 해당 기술은 최근 개발되었으나 아직 경제성이 떨어집니다. 액화수소를 생산하는 비용보다 운송하는 비용이 3배 이상 비쌉니다. 

 

하지만 암모니아는 액화점이 33 도씨로 수소에 비해 매우 높습니다. 즉 암모니아가 액화가 용이하고, 같은 비용에서 훨씬 높은 밀도로 에너지를 저장할 수 있습니다.

 

심지어 암모니아는 기본적으로 액화 수소에 비해 1 세제곱미터(CBM) 당 1.7배의 수소 함유량을 갖고 있습니다. 순수 액화 수소보다 동일한 부피에서 암모니아가 더 많은 수소 원자를 보유하고 있다는 의미입니다.

 

 

 

그린 암모니아에 비해 10배 이상 낮은 생산단가

 

그린 암모니아는 그린 수소를 이용하여 합성한 암모니아입니다. 그린 수소는 물을 전기 분해하여 얻는 수소로 탄소가 아예 생성되지 않아 100% 친환경 에너지라고 할 수 있습니다. 하지만 전기분해에 사용되는 전기 또한 친환경 전기 에너지(태양열, 풍력, 지열 등) 를 사용해야 하기 때문에, 현재로써는 경제성이 없습니다. 

 

또한 그린 암모니아를 생산하기 위해서는 추가적인 전기분해 시설(그린 암모니아 생산비용에서 큰 비중을 차지)이 필요한데 반해, 블루 암모니아는 기존 정유 시설에서 암모니아 제조 공정 및 CCUS 설비만 추가하면 됩니다. 

 

하지만 블루 암모니아는 정유 회사에서 부산물로 생성되는 수소에서 탄소는 포집하고, 해당 수소를 다시 암모니아로 합성하는 과정을 거치기 때문에, 현시점에서 탄소배출량을 줄이면서 가장 경제적으로 암모니아를 생산할 수 있는 방법입니다. 

 

수소를 환원시킬 뿐 아니라. 직접 에너지 연료로 사용 가능

암모니아는 수소의 저장 및 운송용으로 사용되기에 단순히 수소를 다시 환원하는 방법도 있지만, 그 자체로 에너지 연료가 될 수 있습니다. 현재는 석탄, 석유 발전에서 암모니아 연료를 혼합하여 연소하는 '혼소' 방법을 사용하여 탄소배출량을 줄이고 있으며, 암모니아 전용 엔진도 개발하고 있습니다.

 

오히려 가솔린 엔진보다 암모니아 엔진의 폭발 가능성이 낮고, 부산물로 질소와 물만 배출한다는 것도 블루 암모니아를 사용하는 이유입니다.

 

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