한국과학기술연구원(KIST)이 2050년까지 탄소배출량을 ‘제로’로 만드는 탄소중립을 위한 기술개발에 박차를 가하기로 했다. KIST는 특히 암모니아를 활용해 수소를 생산하고 이를 통해 화석연료와 탄소배출을 줄여 탄소중립을 실현하겠다는 밑그림을 그렸다.
윤석진 KIST 원장은 3일 서울 성북구 KIST 본원에서 기자간담회를 열고 “그린수소 생산이나 재생에너지 등 탄소중립관련 원천기술에 매진하고 연료전지, 2차전지 등 기술도 산업계에 이전해 확산하도록 할 예정”이라고 말했다.
윤 원장은 “KIST가 우리나라 탄소 위주의 산업구조를 저탄소 산업구조로 속도를 내는 데 역할을 할 수 있도록 하겠다”고 덧붙였다.
올해에는 포스코[005490], LG화학[051910] 등 기업들과 업무협약을 맺었다. 포스코와는 암모니아에서 수소를 대용량 추출하는 기술개발에, LG화학과는 맞춤형 인력양성에 협력하기로 했다.
특히 KIST는 암모니아를 분해해 차세대 친환경 에너지원인 수소를 생산하는 촉매 공정과 시스템 개발에 매진하고 있다.
지난해 12월에는 고순도 특수가스 제조업체인 원익 머터리얼즈에 수입한 암모니아로부터 수소를 추출하는 기술을 이전했다.
현재 수소는 고압의 기체 형태로 저장해 운송하는 방법이 주로 쓰이고 있지만, 폭발 위험과 비용이 많이 든다는 문제가 있다.
이에 반해 암모니아(NH₃)를 분해해 수소를 추출하는 촉매 공정은 액화가 쉽다는 장점을 지닌다. 암모니아는 부피 대비 저장할 수 있는 에너지 용량이 적은 수소를 안전하게 저장하고 운송할 수 있는 특성을 띤다.
KIST는 현재 암모니아를 활용해 액상화한 수소를 운반하고, 금속인 루테늄(Ru) 촉매를 활용해 암모니아에서 수소를 추출하는 기술개발을 마친 상태다.
수소에서 순수한 물과 전기만을 추출하는 공정과 수소 충전소 등에 적용 가능한 상용화 시스템 개발만을 앞두고 있다.
윤창원 KIST 수소연료전지연구단 박사는 “암모니아를 활용해 해외에서 생산한 재생에너지를 액상화한 수소 형태로 운반함으로써 우리나라에 안정화된 ‘CO₂프리(free) 공급망’을 구축하게 됐다”고 설명했다.
윤 박사는 “암모니아를 저장하고 운송하는 인프라가 갖춰져 있기에 초기에 막대한 투자 없이 활용할 수 있다는 장점이 있다”고 덧붙였다.
KIST로부터 해당 기술을 이전받은 원익머터리얼즈는 하루에 500㎏까지 수소를 생산할 수 있는 충전소 개발을 시작으로 기술 상용화를 목표로 한다.
원익머터리얼즈는 차 한 대를 완전히 충전할 수 있는 수소의 양을 5㎏이라고 가정할 때, 500㎏은 승용차 100대를 충전할 수 있는 최소 단위로 볼 수 있다고 설명했다.
암모니아를 분해한 수소 생산 필요성에 대해 윤 박사는 “우리나라에서만 재생되는 재생 에너지로는 100% 우리나라가 필요한 에너지 수요를 맞출 수 없다”며 “해외 에너지 자원을 도입하는 에너지 운반체를 활용해야 한다”고 말했다.
KIST는 1966년 설립된 정부출연연구기관(출연연)으로, 출연연의 ‘맏형’으로 꼽힌다.
KIST는 향후 탄소 융합 외에도 다양한 분야의 미래 기술을 총체적으로 연구해 융합연구기관의 역할을 다하겠다고 강조했다.
이날 석현광 KIST 본부장은 “많은 연구기관이 수소를 어떻게 저장하고 이동시킬지 고민하지만, KIST는 원스텝으로 진행할 수 있는 기술을 개발하는 곳”이라며 “앞으로 20∼30년 내다보는 기술개발을 수행하고, 실증단계에 접어든 뒤 상용화를 이룰 수 있도록 끝까지 추진할 것”이라고 말했다.