포스코-두산중공업, 암모니아 연료 발전기술 개발 '맞손'

이산화탄소 배출없는 친환경 발전 모델

암모니아 분해가스 터빈발전 개념도. 포스코 제공

포스코 - 두산중공업 - RIST 암모니아 가스터빈 개발개요. 포스코 제공

포스코가 두산중공업과 함께 그린·블루수소로 합성한 암모니아를 연료로 사용하는 발전 분야 기술 개발에 나선다.

포스코는 19일 두산중공업, 포항산업과학연구원(RIST)과 '청정 암모니아 가스터빈 분야 연구개발 업무협약'을 체결했다.

세 기관은 암모니아를 분해해 생성한 수소를 연소해 터빈을 가동하는 발전기술 개발을 공동 추진하기로 했다.

암모니아는 수소를 질소와 결합한 화합물로, 기존에 갖춰진 운송·저장 인프라 활용성과 동일한 부피에서 수소보다 1.7배 많은 양을 저장할 수 있는 효율성 등 다양한 이점 덕분에 최적의 '수소 캐리어'(운송체)로 꼽힌다.

그러나 암모니아는 발전 연료로 사용하기에는 한계가 따른다. 기존 가스터빈 연료인 액화천연가스(LNG) 대비 연소 속도가 20% 수준으로 매우 낮고 발열량도 50% 정도에 불과하기 때문이다.

세 기관은 이러한 암모니아의 한계를 극복하는 방법으로 암모니아를 그대로 연소하는 대신 분해기를 통해 수소·질소 가스로 다시 분해한 후 연소해 가스터빈을 구동하는 방식을 택했다. 수소·질소 가스를 연소할 경우 암모니아를 그대로 기화해 연소할 때보다 연소 속도와 발열량이 상당히 증가하기 때문이다.

이처럼 따로가 아닌 분해기와 가스터빈을 일체화한 기술개발은 이번이 세계 최초다.

암모니아 연료 발전은 이산화탄소를 전혀 배출하지 않기 때문에 이상적인 친환경 발전 모델의 하나로 꼽힌다. 때문에 LNG 발전에도 이 기술을 적용한다면 기존에 구축된 발전소들의 이산화탄소 배출량 저감에도 도움될 전망이다.

암모니아를 LNG와 열량 기준 20% 비율로 섞어 연소하면, 이산화탄소 배출량을 LNG 단독 발전 대비 약 20% 줄일 수 있다.

협약에 따라 포스코는 RIST와 함께 암모니아 분해기 개발을 추진한다.

암모니아는 포스코가 해외에서 추진 중인 프로젝트에서 생산한 그린수소 등을 합성해 조달할 계획이다.

지난해 가스터빈 국산화 성공 후 수소 혼소 및 전소 터빈 개발에 나서고 있는 두산중공업은 원천기술을 바탕으로 수소와 질소로 분해된 가스를 한 번에 태우는 연소기와 가스터빈을 개발한다.

포스코 관계자는 "이번 협약을 토대로 RIST 수소연구센터에 구축될 암모니아 연소 실험 설비를 활용해 본격적인 기술 개발에 착수할 예정"이라고 했다.