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Nikkei X-TECH_2023.10.2

수송에 편리한 암모니아에서 수소 추출
리조낵 등 개질기 개발을 목표

리조낵(Resonac)은 암모니아에서 수소를 추출하는 시스템을 기후대학과 미쓰비시화공기와 함께 개발한다. 수소는 대량으로 운반하려면 액화나 압축이 필요하고, 운반이나 저장에 비용이 많이 들기 때문에 수소를 운반하는 수단으로서 암모니아 활용이 주목을 받고 있다.

리조낵과 기후대학, 미쓰비시화공기는 2028년 3월까지 이 기술을 개발해 비용이나 안전 면에서 수소 운반이 어려운 내륙부 등의 장거리 수송에 활용한다.

이번 개발에서 이들 3자는 연소기용과 연료전지용의 2종류의 암모니아 분해 유닛(개질기 유닛)을 개발해 실용화를 목표로 한다. 연소기용은 화력발전이나 공업로에서의 활용을 상정한 대형 장치, 연료전지용은 연료전지차용으로 연소기용에 비해 소형 장치다.

리조낵은 연소기용, 기후대학은 연료전지용, 미쓰비시화공기는 양쪽 유닛을 개발한다. 리조낵은 그 중에서도 암모니아에서 수소를 추출하기 위해 필요한 촉매를 개발한다. 리조낵은 이미 암모니아 분해를 위한 촉매 자체는 개발을 끝낸 상태로, 이번 개발에서는 주로 수명이나 양산화의 검증/연구를 진행한다.

암모니아는 수소와 비교해 액화가 쉽고 저장이나 운반이 용이한 이점이 있다. 암모니아는 상압에서 -33℃, 8.5기압이면 20℃에서 액화하는 반면, 수소를 액화하려면 -253℃까지 냉각하지 않으면 안 된다.

이 때문에 수소는 액화하기 위한 대규모 설비 비용이 든다. 또한 고압(일반적으로 20MPa)으로 압축해 트레일러로 수송하기 때문에 압축기나 고압으로 저장하는 탱크 등에도 비용이 든다.

리조낵에 따르면 압축수소 트레일러 10대분을 액체 암모니아 로리(10t 차량) 1대분으로 조달할 수 있기 때문에 암모니아 상태로 운반하는 것이 운반량은 10분의 1로 끝나 연료비와 드라이버 비용 등 운반 비용을 줄일 수 있다.

-- 폐플라스틱 유래 수소로 암모니아를 제조 --
수소는 연료나 환원제로 사용할 때 이산화탄소(CO2)를 배출하지 않기 때문에 화력발전이나 제철업 등의 산업 분야에서 이용될 것으로 기대되고 있다. 하지만 제조할 때 화석연료를 사용하고 있어 CO2가 발생하는 것이 걸림돌이다. 화석연료 유래 제조법으로 만든 수소를 원료로 사용하는 이상 암모니아 제조 과정에서도 CO2의 발생은 불가피하다.

이 과제에 대해 리조낵은 폐플라스틱을 가스화해 케미컬 재활용하여 CO2 발생량을 억제하면서 수소를 추출하는 기술을 개발했다. 그 수소를 이용해 제조한 저탄소 암모니아를 이번 대응에서도 활용해 나간다.

리조낵은 폐플라스틱에서 암모니아를 제조하는 ‘가와사키 플라스틱 리사이클(KPR)’을 20년 가까이에 걸쳐 운전해 왔다. 거기에서는 가정이나 기업에서 쓰레기로 배출된 폐플라스틱을 원료로 해 고온에서 가스화하고, 분자 레벨까지 분해해 수소와 CO2를 생성한다.

이 가스화 케미컬 재활용을 통해 추출한 수소로 제조한 암모니아는 화석연료를 원료로 한 수소를 사용하는 경우와 비교해 CO2 등의 온난화가스 발생량을 80% 이상 줄일 수 있다고 한다. 또한 플라스틱 분해를 통해 나온 CO2에 대해서는 대기 중에 방출하지 않고 드라이아이스나 탄산음료, 의료용 탄산가스 전용 원료 등에 이용하고 있다.

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