청정 암모니아 생산 현황 및 전망
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2021
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Korean
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학술저널
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24-24(1쪽)
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암모니아는 최근 탄소중립을 위한 무탄소 연료 및 해외 그린수소 도입을 위한 수소 캐리어로 많은 관심을 받고 있다. 암모니아(NH3)는 17.6 wt%의 수소를 저장하고 있으며, 상온 10bar 또는 -33oC 상압에서 액체이고, 동일 부피의 액체수소 (-253 oC) 보다 1.7배 더 많은 수소를 저장할 수 있다. 또한, 암모니아는 HHV 기준 22.5 MJ/kg의 발열량을 가지고 있다. (메탄올:23 MJ/kg, 역청탄: 32.6 MJkg). 암모니아는 현재 연간 1.8억 톤 이상 생산되고 있으며, 해상으로 연간 2천만 톤 이상이 운송되고 있어 암모니아 육상 및 해상운송 인프라는 이미 갖춰져 있다.
현재 암모니아는 천연가스에서 생산한 수소와 공기 중에서 분리한 질소를 고압 (150 ~ 300 bar)및 고온 (400 ~ 500oC)에서 반응하여 1,000 ~ 3,000 ton/day 규모로 상업적으로 생산하고 있다. 현재의 그레이(브라운) 암모니아는 천연가스를 수소의 원료로 사용하기 때문에 다량의 온실가스인 CO2 (연간 3억톤 이상, 1.8억톤 현 생산 기준) 배출하고 있으며, 평균 30 GJ/ton-NH3 이상의 에너지를 사용하고 있어 세계에너지 생산량의 1% 이상을 소비하고 있다. 따라서 탄소 중립을 위해 암모니아를 활용하기 위해서는 탄소 배출없이 저에너지·저비용으로 암모니아를 생산할 수 있는 기술 개발이 필요하다.
현재 세계적으로 수전해 연계하여 그린 암모니아를 생산하고 운송하여 수소 캐리어, 조선해운, 발전, 제철, 정유산업 등의 탈탄소를 위한 수소 공급 및 무탄소 직접 연료 활용 기술 개발 및 실증이 진행되고 있다. 본 발표에서는 탄소 중립을 위한 암모니아 가치사슬 중 청정 암모니아 생산 기술 현황 및 전망에 대해서 소개하고자 한다.
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