암모니아 선박 배출 온실가스, 통합 제거 촉매로 한번에 해결

(대전=뉴스1) 김종서 기자 = 한국에너지기술연구원은 대기청정연구실 황선미 박사 연구팀이 친환경 암모니아 선박의 배출가스 문제를 한 번에 해결하는 촉매 기술을 개발했다고 1일 밝혔다.

암모니아는 화석 연료에 비해 온실가스 배출량이 적고 운송과 보관이 쉬워 해운 산업의 탄소중립을 위한 차세대 연료로 주목받고 있다.

하지만 연소 과정에서 질소산화물, 아산화질소, 미연소 암모니아 등 이산화탄소보다 지구온난화 지수가 300배 높은 온실가스가 배출돼 처리하지 않으면 오히려 환경오염을 키울 수 있다.

기존 디젤 선박은 배출되는 질소산화물을 촉매로 처리해 왔지만, 암모니아 선박은 아산화질소와 미연소 암모니아까지 함께 배출돼 별도의 촉매와 장비가 추가로 필요하다. 설치 공간 확보와 설비 비용 부담은 상용화의 걸림돌이기도 하다.

연구진은 질소산화물과 미연소 암모니아를 한 번에 분해할 수 있는 하이브리드 촉매를 개발했다. 아산화질소를 분해할 수 있는 촉매도 개발해 신규 설비 추가 없이도 배출가스를 모두 처리할 수 있는 해법을 제시했다.

기존 귀금속 기반 암모니아 분해 촉매는 가격이 비싸고 분해 시 또 다른 질소산화물을 생성한다는 문제가 있었다. 오염원에 따라 선택적으로 반응해 효율이 떨어지거나 추가적인 환원제가 필요하다는 단점도 있다.

아산화질소 저감용 촉매 역시 별도의 환원제 투입과 450도 이상의 고온 운전이 필요해 경제성이 떨어졌다.

반면 연구진이 개발한 하이브리드 촉매는 귀금속 기반 촉매 대비 최소 80% 이상의 비용을 절감할 수 있다. 하나의 촉매층에서 암모니아와 질소산화물을 약 99% 효율로 동시에 분해해 촉매 사용량을 최대 절반까지 줄일 수 있다.

아산화질소 분해 촉매는 상용 촉매 대비 운전 온도를 100도 낮춰 실제 선박 배출가스 환경인 350도에서 작동할 수 있도록 설계됐다. 환원제 없이도 99% 이상의 높은 효율로 아산화질소를 분해할 수 있어 시스템의 단순화도 가능하다.

두 촉매 모두 기존 디젤 선박에서 사용하는 배출가스 분해 장비에 그대로 활용할 수 있어 즉시 상용화가 가능하다.

황 박사는 "향후 파일럿 실증을 통해 기술 완성도를 높이고 국내 조선·해운 산업이 친환경 선박 시장에서 경쟁 우위를 확보할 수 있도록 상용화를 지원하겠다"고 말했다.

한국에너지기술연구원 기본사업으로 수행된 이번 연구 성과는 에너지·환경 분야 국제 학술지 '어플라이드 카탈리시스 B: 엔바이론먼트 앤 에너지(Applied Catalysis B: Environment and Energy)에 게재됐다.

jongseo12@news1.kr