화학저널

일본 JGC가 암모니아(Ammonia) 저온저압 프로세스 적용에 나선다.
JGC는 일본 산업기술종합연구소와 공동으로 신규 촉매를 사용한 암모니아 합성 프로세스를 개발해왔으며 최근 실증실험 장치를 완성하고 4월부터 가동을 시작한 것으로 알려졌다.
기존 프로세스에 비해 저온저압 상태에서 가동이 가능하며 암모니아를 발전 연료로 사용하는 것이 특징으로 파악되고 있다.
JGC는 2020년 중반까지 해외에서 CO2(이산화탄소) 프리 암모니아를 도입하는 서플라이 체인 구축을 목표로 하고 있으며 미국, 중동을 후보로 검토를 진행하고 있다.
JGC는 일본 내각부의 전략적 이노베이션 창조 프로그램(SIP)인 에너지 캐리어의 일환으로 2014년부터 산업기술종합연구소와 신규 암모니아 합성 프로세스 연구를 진행해왔다.
산업기술종합연구소와 Numazu 공업고등전문학교가 신규 촉매와 관련된 기초연구를 진행했고, JGC가 촉매 양산기술 정립 및 전체 관리를 담당했다.
촉매와 제조방법을 개선함으로써 저온저압 환경에서 효율적으로 암모니아를 합성하는 촉매를 개발하는데 성공한 것으로 파악되고 있다.
2018년 들어 후쿠시마(Fukushima) 산업기술종합연구소 소속 재생가능에너지연구소(FREA) 부지 안에 암모니아 합성 실증실험 장치를 건설했으며 4월부터 시험을 시작했다.
암모니아 생산능력은 하루 20kg으로 설정했으며 실험을 2018년 말까지 진행할 예정이다.
기존 프로세스인 하버-보슈(Haber–Bosch) 공법은 화석연료에서 개질수소와 대기 중 질소를 철촉매를 사용해 섭씨 400-500도, 10-15MPa 등 고온고압 환경 아래 반응시켜 암모니아를 합성하고 있다.
화석연료를 사용해 CO2를 배출하며 대규모 플랜트라면 하루 2000톤은 배출하는 것으로 파악되고 있다.
JGC 연구진은 운반체가 다른 2종의 루테늄(Ruthenium) 촉매를 개발했으며 400도, 5MPa 저온저압에서 암모니아를 합성할 수 있다는 것을 밝혀냈다.
신재생에너지 베이스 수소를 사용하면 CO2 프리 프로세스도 실현이 가능한 것으로 기대하고 있다.
양산 플랜트는 하루 수백톤 수준을 생산하며 신재생에너지와의 조합에 최적화된 것으로 평가되고 있다.
이후 생산능력이 톤 단위인 세미커머셜 장치를 도입하는 방안 역시 검토하고 있다.
일본 정부가 2017년 12월 발표한 수소기본전략에 따라 암모니아는 액화수소, 유기 하이드라이드(Hydride)와 함께 수소 캐리어로 자리매김하고 있다.
해당 전략에서는 2020년 중반까지 CO2 프리 암모니아를 도입하는 것을 목표로 하고 있다.
JGC는 2020년 중반에 HB 공법을 채용한 해외 대형 플랜트에서 암모니아를 수입하는 서플라이 체인을 구축할 계획이다.
CO2의 회수 및 저장(CCS) 혹은 원유증진회수법(EOR)과 조합으로 CO2 프리를 실현하고 신규 암모니아 플랜트나 도입기지 건설 수주를 진행할 예정이다.
북미, 중동을 후보로 검토하고 있다.
2030년경에는 일본, 유럽에서 신재생에너지 베이스 암모니아 플랜트에 대한 수요가 형성될 것으로 기대되고 관련 기술을 정립하는데 주력하고 있다.