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[확대경]수소경제 ‘암모니아' 잡아라

박인균 강원도의원

옛날 공중화장실에서 코를 찌르던 냄새의 주범은 암모니아다. 질소원자 1개에 3개의 수소가 결합하여 암모니아가 되고 수소가 4개이면 암모늄이 된다.

암모니아는 물에 잘 녹는 성질이 있어 수산화암모늄이 되는데 이는 다른 화학물질과 잘 결합, 분리하는 성질이 있다. 이러한 특성으로 암모니아는 독성이 있으나 비료, 염색, 냉매, 합성섬유 제조, 합성수지, 금속의 합금, 세제, 반도체, 심근관류 진단 등 폭넓게 이용되고 있어 각종 산업 발전과 기술 발달의 기초라 하여도 과언이 아니다. 수소 산업 역시 암모니아와 밀접한 관련성을 가진다. 수소 생산은 탄소와 결합한 메탄에서 분리하는 것도 있지만, 질소와 결합한 암모니아에서 추출하는 것도 비교적 손쉬운 방법 중 하나다.

또한 저장과 운반체에서 초저온(-253도)으로 수소를 액체화하여 줄일 수 있지만 이 방법은 막대한 전기에너지를 필요로 한다. 그러나 액체암모니아를 만들면 상온 8.5기압으로, -33도로도 가능하다. 저장 방식에도 액화수소보다 암모니아 상태로 저장할 경우 1.7배나 높아 저장 및 장거리 수송에도 유리하다. 새로운 신재생에너지의 저장체 또는 캐리어(renewable energy carrier)로서 기능하는 것이다.

현재 세계에서는 에너-팜이라는 단어가 유행이다. 이것은 암모니아를 이용하여 수소를 생산하고, 그 수소를 산소와 결합하는 과정에서 열과 이온의 교환에서 각각 전기 생산과 열을 이용하겠다는 것이다. 이를 코제너레이션(cogeneration)이라 하는데 효율성이 90% 이상이라고 알려져 있다. 그렇게 되면 대도시 인근에서도 발전이 가능하게 되고, 그리고 부수적으로 수요지에서 전기를 생산하면 송신탑이 많이 필요하지 않게 되고, 장거리 송전 과정에서 무효전력 손실을 막을 수 있는 장점도 있다. 이러한 흐름 속에 국내에서도 에너지 운송 분야에 관심이 있는 부산의 경우 ‘테크노파크의 암모니아 친환경 에너지 규제자유특구 조성을 위한 공청회'를 여는 등 발 빠른 행보를 취하고 있으며, 암모니아 관련업체인 휴캠스, 삼성엔지니어링, 롯데 정밀화학, 남해화학, 한화케미칼 등의 주가가 오르고 있는 조짐이 있다. 그리고 2020년 나노과학 분야 국제 학술지 네이처에 “나노 테크놀러지에 울산과학기술원 에너지화학공학과 박종범 교수팀이 기존의 방식보다 간단하고 저렴한 방식이 있다. 그것은 용기에 쇠구슬과 철가루를 넣고 회전시키면서 수소와 질소를 주입하면 암모니아가 생성되는데, 이 방식은 45도 1기압의 저온·저압 조건에서 82.5%의 생산효과가 있으며 많은 전기 소모와 이산화탄소 배출이라는 약점이 있는 기존의 하버-카롤 보슈 요법 대비 1/200압력과 1/10온도에서도 3배의 소득량이다”라고 소개하고 있다. 이러한 기술을 접목한 암모니아 생산시설 유치를 고려해 볼 만하다.

무수암모니아 자체만으로도 탄소 발생 없이 선박 등에 연료로 사용할 수 있으며 수소 생산, 특히 저장과 운송 부분에서는 암모니아가 필수불가결한 조건이다. 따라서 수소산업을 강원도의 미래전략산업으로 육성하고자 한다면 암모니아의 국내외 수요와 공급, 가격과 운송 등 전반에 걸쳐 고민하고 수소산업의 전략을 세워가는 것이 상책이 아닐까 싶다.

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