연구진이 개발한 기술에 대해 반응 실험을 하고 있다.
우리 연구진이 암모니아 연소 시 발생하는 질소산화물 등 온실가스를 통합 제거하는 촉매 개발에 성공했다. 기존 상용 촉매의 낮은 경제성·적용성 등 한계를 극복했다.
한국에너지기술연구원(원장 정학근)은 황선미 대기청정연구실 박사팀이 친환경 암모니아 선박의 배출가스 문제를 한 번에 해결하는 촉매 기술을 개발했다고 1일 밝혔다.
암모니아 연소 과정에서 나오는 온실가스를 저렴하게 통합 제거할 수 있어, 해운 산업의 탄소중립에 크게 기여할 것으로 기대된다.
기존 디젤 선박은 배출되는 질소산화물을 촉매로 처리해 왔지만, 암모니아 선박은 아산화질소와 미연소 암모니아까지 함께 배출돼 별도의 촉매와 장비가 추가로 필요했다.
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이로 인한 설치 공간 확보와 설비 비용 부담이 상용화의 걸림돌이었다.
이를 해결하기 위해 연구진은 질소산화물과 미연소 암모니아를 한 번에 분해할 수 있는 하이브리드 촉매를 개발했다. 이와 함께 아산화질소를 분해할 수 있는 촉매도 개발해 신규 설비 추가 없이도 배출가스를 모두 처리할 수 있는 해법을 제시했다.
연구진이 개발한 하이브리드 촉매는 경제성이 월등히 높다. 귀금속 기반 촉매 대비 최소 80% 이상의 비용을 절감할 수 있다. 또 하나의 촉매층에서 암모니아와 질소산화물을 약 99% 효율로 동시에 분해해 촉매 사용량을 최대 절반까지 줄일 수 있다.
이와 함께 개발한 아산화질소 분해 촉매는 상용 촉매 대비 운전 온도를 100도 낮춰 실제 선박 배출가스 환경인 350도에서 작동할 수 있도록 설계됐다
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. 환원제 없이도 99% 이상의 높은 효율로 아산화질소를 분해할 수 있어 시스템의 단순화도 가능하다.
특히 연구진이 개발한 두 촉매 모두 기존 디젤 선박에서 사용하는 배출가스 분해 장비에 그대로 활용할 수 있어 즉시 상용화가 가능하다.
황선미 박사는 “이번 촉매 기술은 암모니아 선박의 가장 큰 난제였던 다중 오염물질을 동시 저감하는 획기적 성과”라며, “장비의 설치 공간 절감, 시스템 경량화, 유지관리 효율 향상 등 현장의 요구에 정확히 응답하는 기술로, 향후 파일럿 실증을 통해 기술 완성도를 높이고 국내 조선·해운 산업이 친환경 선박 시장에서 경쟁 우위를 확보할 수 있도록 상용화를 지원하겠다”라고 밝혔다.
이번 연구 성과는 'Applied Catalysis B: Environment and Energy'에 게재됐다.
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