일본, 국가 프로젝트로 … 수소․연료전지․열에너지가 중심
화학뉴스 2015.03.18
일본 교토대학이 화학, 엔지니어링, 국립대학 등과 공동으로 <암모니아(Ammonia) 이용기술> 연구개발을 추진한다.교토대학은 암모니아를 이용한 고효율 수소 제조 및 분리정제 기술, 암모니아를 직․간접 연료로 활용하는 연료전지 기술, 암모니아를 직접 연소시켜 열에너지로 변환하는 기술 3개 주제에 초점을 맞출 계획이다. 일본 화학기업들이 촉매, 분리막, 암모니아 분해기술 개발에 참여하고 있으며 2018년 실용화 검토를 시작할 예정이다. 암모니아를 이용한 기술개발은 일본의 국가 프로젝트 <전략적 혁신 창조 프로그램(SIP)>의 Energy Carrier 부문에 포함된 주제 가운데 하나로 2014년부터 5개년 계획으로 추진하고 있다. <암모니아 이용 기술>은 교토대학 대학원 공학연구과 에구치 고이치 교수가 전체 책임자를 맡은 3개 개발그룹 가운데 하나로 <고효율 암모니아 분해․분리>는 히로시마 대학 고지마 요시쓰구 교수가, <암모니아 연료전지>는 에구치 교수(겸임)가, <암모니아 직접연소>는 도호쿠대학 고바야시 히데아키 교수가 각각 지휘하고 있다. Mitsui Chemicals, Nippon Shokubai, Toyota Industries는 다른 방식의 암모니아 분해 및 촉매, Tokuyama는 분리막과 연료전지, Ube Industries와 Taiyo Nippon Sanso는 암모니아 Handling 기술, IHI와 Toyota Central R&D Labs는 연소기술을 맡아 연구를 진행하고 있다. 오사카대학, 도쿄공업대학, AIST(National Institute of Advanced Industrial Science and Technology)도 연구에 참가하고 있다. 고지마 교수 연구진은 수소 스테이션용으로 사용하는 고순도 수소를 고효율로 제조․정제하는 시스템 개발에 주력하고 있는 것으로 알려졌다. 현재로서는 암모니아를 질소와 수소로 분리해도 1000ppm의 암모니아가 잔존해 연료전지 자동차의 성능을 저해하는 문제점이 남아 있으나 고지마 교수 연구진은 Ruthenium계 촉매를 대상으로 0.1ppm 이하까지 잔존 암모니아 농도를 낮추는 것을 목표로 연구를 진행하고 있다. 분리정제 프로세스 부문도 흡착법, 분리막 방식을 중심으로 고효율 시스템을 개발할 계획이다. 에구치 교수 연구진은 연료전지 SOFC(Solid Oxide Fuel Cell) 개발을 중점적으로 추진한다. SOFC는 750℃에서 동작하기 때문에 600℃에서 분해되는 암모니아를 연료로 이용하기에 적합하다. 개발팀은 암모니아를 연료로 충분한 발전성능을 얻을 수 있을지, 부식 및 성능저하 등 암모니아 고유의 문제는 없는지 검토할 예정이며 천연가스를 연료로 사용할 때의 발전효율 45%와 동등하거나 그 이상의 성능을 목표로 하고 있다. 또 암모니아와 상성이 맞는 Alkali 전해질막 연료전지를 개발함과 동시에 용도를 검토하고 있다. 고바야시 교수 연구진은 암모니아 연소를 통한 열에너지 변환 및 열기관 응용을 연구한다. Gas Turbine, 공업로, Reciprocating Engine 응용을 목표로 안정적인 연소방법 및 질소산화물 발생억제법 등을 연구하고 있다. 2018년에는 출력 300kw의 Gas Turbine과 함께 공업로, 자동차 엔진을 이용한 실제검증을 실시할 예정이다. <화학저널 2015/03/18> |
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