◆…암모니아 분해가스 터빈발전 개념도. 사진=포스코 제공
앞서 9일 포스코 조주익 수소사업실장, 두산중공업 이광열 TM BU장, RIST 황계순 환경에너지연구소장이 암모니아 연료 발전기술에 대한 협력방안을 논의한 바 있으며 이번에 암모니아를 분해해 생성한 수소를 연소시켜 터빈을 가동하는 발전기술 개발을 추진한다는 계획이다.
수소를 질소와 결합한 화합물인 암모니아는 기존 운송·저장 인프라 활용성과 동일한 부피에서 수소보다 1.7배 많은 양을 저장할 수 있어 최적의 수소 운송체로 꼽힌다. 다만 기존 가스터빈 연료인 액화천연가스(LNG) 대비 연소 속도가 20% 수준으로 낮고 발열량도 50% 정도에 불과해 발전 연료로 사용하기에 한계가 있었다.
포스코-두산중공업-RIST는 암모니아를 그대로 연소하는 대신 분해기(Cracker)를 통해 수소·질소 가스로 다시 분해한 후 연소해 가스터빈을 구동하는 방식으로 한계를 극복할 방침이다. 분해기와 가스터빈을 각각 개발한 사례는 있지만 이를 일체화한 발전기술 개발은 이번이 세계 처음이다.
포스코는 "수소·질소가스를 연소할 경우 암모니아를 그대로 기화해 연소할 때 보다 연소 속도와 발열량이 상당히 증가되는데 연소 단계에서 발생한 배기가스로부터 열 일부를 회수한 뒤 분해기로 재투입해 가스의 열량을 높이고 발전 효율을 향상시키는 기술도 고안해 적용할 예정"이라면서 "암모니아 연료 발전은 이산화탄소를 전혀 배출하지 않기 때문에 이상적인 친환경 발전 모델의 하나로 꼽히고 LNG 발전에 기술 적용 시에도 이산화탄소 배출량을 LNG 단독 발전 대비 약 20% 저감 가능하다"고 설명했다.
협약에 따라 포스코와 RIST는 암모니아 분해기 개발을 추진한다. 암모니아는 포스코가 해외에서 추진 중인 프로젝트에서 생산한 그린수소 등을 합성해 조달된다. 두산중공업은 수소와 질소로 분해된 가스를 한 번에 태우는 연소기, 가스터빈 개발을 담당한다. 이후 포항 RIST 수소연구센터에 구축될 암모니아 연소 실험 설비를 활용해 기술 개발이 이뤄질 예정이다.
