수소산업을 선점하라 ⑦ 암모니아 1

수소를 생산하기 위해서는 반드시 암모니아가 따라야 한다. 암모니아 자체로도 연소가 가능하지만 암모니아원소 하나에는 수소원소 세개가 붙어 있기 때문에 이를 개질할 경우 수소 자체보다는 암모니아가 세배의 수소함량을 가지고 있어 수송에 큰 장점을 가진다.

따라서 수소 자체로 이송하는 것 보다는 암모니아로 이송하여 수소로 환원시킬 때 훨씬 더 많은 수소를 이동시킬 수 있다. 
또한 수소를 액화할 때보다 암모니아를 액화할 경우 같은 용량의 탱크에 세배의 수소를 담을 수 있다. 암모니아는 냉각 온도나 압력이 수소보다 훨씬 더 양호해 LPG가스 정도의 시설로도 얼마든지 옮기고 저장할 수 있어 비용 측면에서도 크게 유리하다. 이에 따라 암모니아 크랙킹을 통한 수소생산 기술이 각광을 받고 있다.      

수소와 암모니아는 뗄레야 뗄 수 없는, 하나로 가는 물질들이다. 
암모니아는 하버 보슈(harbour bosh) 방법으로 생산하고 있다. 하보 보슈는 이 기법 발명자들의 이름을 딴 것이다. 독일의 ‘프리츠 하버’와 ‘카를 보슈’ 박사가 20세기 초에 질소와 수소를 직접 반응시키는 암모니아 합성법을 개발한 데서 비롯된 명칭이다. 

예부터 지금까지 이 방법으로 대부분의 암모니아가 생산되고 있다. 대기 중에 질소가 많다. 80%가 질소다. 질소에 탄소와 수소를 붙이면 암모니아가 되기에 탄소와 수소를 가져와야 한다. 탄소는 석유찌꺼기인 나프타와 카본 등에서 추출, 합성하여 질소에 붙여 암모니아를 생산하는 방법이 대세를 이루고 있다. 

암모니아는 주로 해외에서 만든다. 대표적인 공해산업이면서 냄새 등도 많아 부가가치가 떨어져 국내에서는 만들지 않는다. 예전에는 국내에서도 만들어 비 비료를 제조하는 데 썼다. 최근들어 탄소중립 추진 등으로 신기술발전등에 쓰기 시작하는데 퀄러티가 굉장히 높아 졌다. 

최근들어 암모니아가 각광을 받자 이러한 전통적인 공법 말고 좀 더 쉬운공법을 개발 중이다. 대표적으로 음식물 등 유기물 폐수에서 암모니아를 빼는 기술도 특허로 나와 있고 하수슬러지에서 암모니아를 뽑는 기술 등 두 가지가 특허로 나와 있는 것으로 조사됐다. 

하수슬러지에서 암모니아를 뽑는 기술은 바이오솔리드 방법으로 건설기술연구원에서 개발했다. 필터로 하수슬러지를 걸러 암모니아를 생산하는 방법이다. 

또 다른 특허는 암모니아성 폐수를 강압기를 통해 증발시키면서 폐수 처리도 하고 암모니아도 뽑는 방법이 특허로 나와 있다. 음식물쓰레기와 소, 돼지 등의 축분에서 나오는 폐수를 깨끗하게 처리하면서 암모니아를 뽑는 것으로 카이스트 등과 협력하여 개발한 기술이다.

음식물쓰레기 등은 음식물 처리업체에 의해 수거되어 처리설비의 발효탱크로 투입되어 발효를 통해 나오는 바이오가스로 발전을 하는 데 이용된다. 나머지 폐기물은 이를 짜서 고형화 시켜 비료나 사료 등으로 재활용 되는 데 이 때 나오는 폐수가 매우 악성이라 하수처리장 등으로 보내 이를 처리하는 데 비용이 든다. 문제가 되는 폐수를 강압을 통해 증발시키면서 증류수에서 암모니아를 뽑는 게 이기술의 장점이다. 폐수처리도 하면서 암모니아도 뽑는 것으로 향후 크게 각광받을 전망이다. 

수소에는 암모니아가 반드시 따라야 하는 상황에서 암모니아의 생산을 전통적인 방식인 하보보쉬 방법으로만 의존하지 않고 다양한 신기술들을 활용할 경우 그야말로 그린 암모니아, 그린 수소를 얻을 수 있어 암모니아 신기술에 적극적인 지원이 요망된다.

현재 암모니아는 굴지의 대기업들이 암모니아 생산이 용이한 해외에서 생산하여 국내로 반입하는 데 주력하고 있으며 국내에도 암모니아 공장을 지을 채비를 차리고 있다.

그러나 대부분 전통적인 방식을 채택하고 있다. 최근들어 개발 열기가 고조되고 있는 참신한 방법들을 적극 채택하고 권장 지원하여 환경도 보호하고 저렴한 비용으로 암모니아를 생산하는 기술들을 확산시켜 나가야 할 것이다.