암모니아가 뜨는 이유? 수소에너지와 암모니아 - 1편

암모니아가 무엇이길래 이렇게 자주 언급이 될까요? 신재생에너지, 그 중에서도 수소가 주목받는 이유와도 관련이 있습니다. 신재생에너지, 그 중에서도 수소에 대한 이야기가 많은 것은 수소가 화석 연료를 대체하기 적합한 에너지 후보군이기 때문입니다. 

수소에너지

수소가 인기 많은 이유

• 첫째, 수소는 지구에서 아주 풍부한 자원입니다.

가볍기 때문에 대기중에는 거의 존재하지 않지만 지구를 둘러싸고 있는 바다와 물에서 쉽게 얻을 수 있기 때문입니다.

 

• 둘째, 에너지 전환이 자유롭습니다.

수소는 물을 전기분해하면 얻을 수 있습니다. 그리고 다시 산소와 결합하여, 자발적으로 물로 변하면서 전기를 생성합니다. 이 원리를 이용한게 연료전지 입니다.

 

• 셋째, 가볍습니다. 가볍기 때문에 많은 양의 에너지를 필요로한 곳으로 운송시 유리합니다.

예시로, 전기차와 수소차의 주행거리를 비교해볼 수 있습니다. 이를 늘이기 위해서는 각각 배터리와 수소를 많이 탑재시켜야 합니다.

배터리는 무겁기 때문에 주행거리를 늘이는데 한계가 있습니다. 그에 비해 수소차는 저장 탱크 기술만 충분하면 가능합니다. 

 

• 넷째, 신재생에너지로 생산하기 쉽습니다.

태양광, 풍력, 수력, 핵융합 등의 1차 신재생에너지로 생산되는 전기를 바로 수소생산에 투입할 수 있습니다. 

 

위와 같은 이유들로, 화석 연료를 대체하기 위한 가장 이상적인 연료로 평가받고 있습니다. 

(에너지 밀도가 높다는 수소의 물리적 특성은, 세번째 특성과 일맥상통합니다.)

 

암모니아 화학식 모식도

암모니아가 각광받는 이유

암모니아가 주목받는 이유와 무슨 상관일까요? 암모니아는 수소를 저장하기 적합한 수소운반체(수소 캐리어)이기 때문입니다.

정리해보자면,

 

• 화석연료: 우리의 주 에너지원. 석유, 천연가스 등. 직접 연소시켜 추진체로 사용 (ex. 자동차, 비행기) 
• 수소: 화석연료의 대체제. 수소를 직접 연소시켜 추진체로 사용하기보다는, 연료전지와 함께 전기를 생산하고 전기모터를 구동시키는 용도로 사용.
• 암모니아: 수소를 장기 보관하는 용도로 사용. 다양한 변환 방법이 존재. 

로 나눠볼 수 있습니다.

 

왜 암모니아로 변환시켜 저장해야할까요?

수소는 가볍기 때문에 저장하기 매우 어렵습니다. 700기압으로 압축저장하거나 영하 253도로 액화시켜 저장해야하는데, 이 때 손실되는 양도 매우 많습니다. 그렇기 때문에 다양한 화학적, 물리적 변환을 통해 수소를 다른 물질로 변환시키자는 아이디어가 뜨게 되었습니다.

 

평소에는 물로 가지고 있다가 필요할 때마다 물을 전기분해해서 수소를 쓰면 되는것 아닌가? 라고 생각할 수도 있습니다.

좋은 아이디어지만 여러 한계로 인해, 최적의 수전해(물을 전기분해하는 과정) 시스템은 부피와 질량이 매우 커서 그때그때 필요량만 생산하기 어렵습니다.

 

그렇기에 수소의 인기가 늘어나면서, 수소운반체로 적합한 암모니아도 함께 떠오르고 있는 것입니다.

 

친환경적으로 수소를 생산하는 방법은 알겠는데(수전해), 그렇다면 암모니아도 친환경적으로 생산될까요? 이에 대해선 다음 포스팅 때 알아보도록 하겠습니다.