포스코 암모니아로 두산重 수소가스터빈 돌린다

포스코(POSCO (394,500원 ▲2,000 +0.51%))와 두산중공업이 청정 암모니아를 연료로 사용하는 발전 기술을 공동개발한다. 포스코가 해외에서 들여온 암모니아를 분해한 수소로 두산중공업이 가스터빈을 돌리는 방식이다.

포스코와 두산중공업, RIST(포항산업과학연구원)는 19일 비대면으로 '청정 암모니아 가스터빈 분야 연구개발 업무협약'을 체결했다. 조주익 포스코 수소사업실장, 이광열 두산중공업 TM BU장, 황계순 RIST 환경에너지연구소장이 참여해 암모니아 연료 발전 기술에 대한 협력 방안을 논의했다.


암모니아는 수소를 질소와 결합한 화합물로 기존에 갖춰진 운송·저장 인프라를 활용할 수 있고, 동일한 부피에서 액화수소보다 1.7배 많은 양을 저장할 수 있다. 효율성 등 다양한 이점 덕분에 최적의 '수소 캐리어(운송체)'로 꼽힌다. 암모니아 연료 발전은 이산화탄소를 전혀 배출하지 않기 때문에 이상적인 친환경 발전 모델의 하나로 꼽힌다.

다만, 암모니아를 그대로 발전 연료로 사용하기엔 한계가 있다. 기존 가스터빈 연료인 액화천연가스(LNG) 대비 연소 속도가 20% 수준으로 매우 낮고 발열량도 50% 정도에 불과하기 때문이다.

이번 협약은 이를 극복하기 위해 암모니아를 그대로 연소하는 대신 분해기(Cracker)를 통해 수소, 질소로 다시 분해한 후 연소해 가스터빈을 구동하는 방식을 택했다. 분해기와 가스터빈을 각각 개발한 사례는 있지만, 이를 일체화한 발전기술 개발은 전 세계적으로 이번이 최초다.

수소, 질소 가스를 연소할 경우, 암모니아를 그대로 기화해 연소할 때 보다 연소 속도와 발열량이 증가한다. 포스코와 두산중공업은 연소 단계에서 발생한 배기가스로부터 열 일부를 회수해 분해기로 재투입하는 기술도 적용할 예정이다. 이를 통해 가스의 열량을 높이고 발전 효율을 향상시킨다.


아울러 LNG발전에도 이 기술을 적용해 '수소 혼소 발전'을 할 수 있어 기존에 구축된 발전소들의 이산화탄소 배출량 저감에도 기여할 수 있다. 수소 혼소 발전은 기존 가스터빈을 개조해 수소를 LNG와 함께 연료로 쓸 수 있도록 한 발전 방식이다. 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 조달한다.

지난해 가스터빈 국산화 성공 후 수소 혼소 및 전소 터빈을 개발 중인 두산중공업은 원천기술을 바탕으로 수소와 질소로 분해된 가스를 한 번에 태우는 연소기와 가스터빈을 개발한다.

포스코와 두산중공업, RIST는 포항 RIST 수소연구센터에 구축될 암모니아 연소 실험 설비를 활용해 본격적인 기술 개발에 착수할 예정이다.