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한국수소 및 신에너지학회 우수학술논문상 수상, 차세대 수소 기술을 선도하는 희성촉매

글로벌 에너지 시장이 탄소중립으로 전환되면서 수소(H₂)는 차세대 에너지원으로 주목받고 있습니다. 온실가스 배출 없이 뛰어난 에너지 효율을 제공하는 수소는 미래 에너지 시스템의 핵심 동력으로 부상했으나 그 잠재력을 현실화하기 위해서는 효율적인 저장과 운송 시스템 구축이라는 과제를 해결해야 합니다.

현재 순수 수소는 부피당 에너지 밀도가 낮아 고압 저장이나 극저온 액화 과정이 필수적이며 이는 막대한 인프라 구축 비용을 동반합니다. 이러한 난관을 해결할 대안으로 암모니아(NH₃)가 각광받고 있습니다.

수소 운송의 게임 체인저, 암모니아

암모니아는 상온에서도 낮은 압력 조건에서 안정적인 액체 상태를 유지할 수 있으며 우수한 수소 저장 밀도와 기존 인프라 활용이 가능하다는 장점을 지니고 있습니다. 특히 재생에너지가 풍부한 지역에서 생산된 청정 수소를 암모니아 형태로 저장하고 운송하는 방식은 글로벌 수소 공급망의 새로운 지평을 열고 있습니다.

이 과정에서 가장 중요한 기술적 난제는 암모니아를 다시 수소로 전환하는 크래킹 과정입니다. 전통적으로 이 반응은 고온 조건을 필요로 했으나 실제 상용화를 위해서는 저온에서도 높은 전환율과 장기 안정성을 확보하는 것이 관건입니다.

희성촉매의 암모니아 크래킹 촉매 기술, 무엇이 다를까요?

희성촉매는 암모니아 크래킹의 기술적 과제를 해결하기 위해 혁신적인 솔루션을 개발했습니다. 나노 구조 제어, 표면 개질(Surface Modification), 프로모터(Promoter) 도입, 금속 담지(Metal Loading) 기술을 기반으로, 다양한 운영 환경에 최적화된 제품을 제공합니다.

대표적으로 저온용 루테늄(Ru)계 촉매는 루테늄의 분산성과 프로모터 기술을 최적화하여 열원이 부족한 환경에서도 우수한 반응 속도와 안정성을 확보했습니다. 여기에 구형(Sphere), 모노리스(Monolith), 금속 폼(Metal foam) 등 다양한 구조체 적용이 가능하도록 설계해 고내구성·내수성을 실현했습니다.

고온용 니켈(Ni)계 촉매는 함침법(Impregnation)과 공침법(Co-precipitation) 등의 금속 담지 기술을 활용해 제조 비용은 낮추고 효율은 높였습니다. 특히 금속 함량 최대 40%의 고성능 니켈 촉매는 단열(Adiabatic) 및 등온(Isothermal) 크래커 조건에서 높은 활성을 보이면서도 운전 비용을 절감할 수 있습니다.

희성촉매는 반응속도론적 모델링(Kinetic modeling)을 포함한 정밀 분석과 함께, 실험실 규모부터 실제 산업 현장 규모까지 다양한 반응기를 활용한 종합적인 평가 시스템을 구축했습니다. 이를 통해 각 촉매의 특성과 장점을 극대화하고, 고객의 운영 조건에 최적화된 맞춤형 솔루션을 제공하고 있습니다.

혁신 기술로 인정받은 희성촉매

희성촉매는 지난 2023년 한국수소 및 신에너지학회(KHNE: Korean Hydrogen & New Energy Society) 추계학술대회에서 ‘루테늄계 촉매 상에서 암모니아 분해 반응을 이용한 수소 생산’ 연구로 우수학술논문상을 수상하며 촉매 설계와 제조 기술의 탁월성을 공인받았습니다.

학술대회에서 희성촉매는 개질촉매, 연료전지 전극촉매 등 다양한 친환경 에너지 소재를 선보였으며, 메탄 개질 반응과 일산화탄소(CO) 제거를 위한 수성가스전이촉매 등 폭넓은 연구 성과를 공유하기도 했습니다. 이는 수소 경제 시대를 향한 희성촉매의 기술 혁신 의지와 역량을 보여주는 성과입니다.

‘루테늄계 촉매 상에서 암모니아 분해 반응을 이용한 수소 생산’에 대한 논문 발표 (사진=희성촉매)

지속가능한 미래를 실현하는 암모니아 기술

암모니아 크래킹 촉매 기술은 끊임없는 진화를 거듭하고 있습니다. 수소 생산율 향상, 극한 환경 내구성 강화, 촉매 재생 기술 혁신 등 새로운 과제들이 등장하는 가운데 희성촉매는 이러한 도전과제에 선제적으로 대응하고 있습니다. 촉매 설계와 평가 기술을 고도화하고 공정 시뮬레이션 기술을 발전시키며 대량 생산 체계와 품질 관리 시스템을 강화하고 있습니다.

미래 수소 경제에서 암모니아는 더욱 중요한 역할을 담당하게 될 것입니다. 글로벌 수소 공급망이 확대되면서 대규모 설비 적용을 위한 기술 혁신과 원가 경쟁력 확보가 핵심 과제로 부상할 것으로 예상됩니다. 희성촉매는 이러한 시장 변화에 발맞춰 맞춤형 촉매 개발과 통합 공정 패키지 제공으로 고객 가치를 극대화하고 있습니다.

촉매 제조 기업을 넘어 수소 경제의 핵심 동반자로 도약하는 것이 희성촉매의 목표입니다. 끊임없는 기술 혁신과 고객과의 협력을 통해 산업계의 다양한 과제를 해결하고 지속 가능한 에너지 미래를 구현하는 데 앞장서겠습니다.

자세히 보기: 암모니아 크래킹 촉매