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연구진이 개발한 기술에 대해 반응 실험을 하고 있다. / 에너지연 제공

[투데이에너지 임자성 기자] 차세대 친환경 선박으로 주목받는 암모니아 추진선의 상용화를 가로막아 온 다중 오염물질 배출 문제가 국내 연구진의 기술 개발로 해결의 물꼬를 텄다. 한국에너지기술연구원 대기청정연구실 황선미 박사 연구팀이 암모니아 연소 과정에서 발생하는 유해 물질을 저렴한 비용으로 동시에 제거할 수 있는 혁신적인 촉매 기술을 선보였다.

암모니아는 화석연료에 비해 온실가스 배출량이 적고 운송과 보관이 용이해 해운 산업의 탄소중립을 이끌 대안 연료로 꼽힌다. 그러나 연소 과정에서 질소산화물, 아산화질소, 미연소 암모니아 등 이산화탄소보다 지구온난화 지수가 300배 높은 온실가스가 대량으로 발생해 철저한 후처리 기술 확보가 필수적이었다.

기존 디젤 선박용 장비로는 이들 오염물질을 동시에 처리할 수 없어 별도의 추가 설비가 필요했으며, 이로 인한 설치 공간 부족과 높은 설비 비용이 상용화의 큰 걸림돌로 작용해 왔다.

연구진은 이 같은 한계를 극복하기 위해 질소산화물과 미연소 암모니아를 하나의 촉매층에서 동시에 분해할 수 있는 하이브리드 촉매를 개발했다. 이와 함께 아산화질소까지 직접 분해할 수 있는 촉매를 추가로 개발해 별도의 신규 장비 증설 없이 기존 디젤 선박의 배출가스 분해 장비에 곧바로 적용할 수 있는 길을 열었다.

새롭게 개발된 하이브리드 촉매는 비귀금속 기반으로 설계되어 기존 귀금속 촉매 대비 최소 80% 이상의 비용을 절감한다. 단 하나의 촉매층에서 암모니아와 질소산화물을 99% 이상의 고효율로 동시 분해하며 촉매 사용량도 최대 절반까지 줄였다. 또한 아산화질소 분해 촉매 역시 추가적인 환원제 투입 없이 실제 선박 배출 환경인 350도의 저온에서 99% 이상 처리할 수 있어 시스템을 대폭 단순화했다.

연구를 주도한 황선미 박사는 이번 성과가 암모니아 선박의 고질적인 난제였던 다중 오염물질 동시 저감 문제를 정확히 해결한 결과라고 설명했다. 이어 향후 암모니아 엔진과 연계한 파일럿 실증을 통해 기술 완성도를 더욱 높이고 국내 조선·해운 산업이 글로벌 친환경 선박 시장에서 확실한 경쟁 우위를 선점할 수 있도록 상용화 지원에 총력을 기울이겠다고 밝혔다.

한편 이번 연구는 한국에너지기술연구원 기본사업으로 수행되었으며, 환경공학 분야 국제 저명학술지인 ‘Applied Catalysis B: Environment and Energy’에 게재되며 기술력을 공인받았다.

출처 : 투데이에너지(https://www.todayenergy.kr/)