[투데이에너지 신일영 기자] 수소연료전지 전문기업 에이치앤파워㈜(대표 강인용)가 별도의 외부 개질 설비 없이 암모니아를 직접 연료로 사용하는 '직접암모니아 연료전지(DAFC, Direct Ammonia Fuel Cell)' 형태의 SOFC(고체산화물 연료전지) 시험 운전에 성공했다고 밝혔다.
이번 성과는 기존 LNG 기반 SOFC 시스템에 암모니아(NH₃)를 직접 투입해 시스템 단위에서 안정적인 전력 생산을 입증한 국내 첫 사례 중 하나로, 에이치앤파워가 보유한 시스템 플랫폼의 연료 유연성과 고도화된 운전 제어 기술이 만들어낸 결과다.
에이치앤파워 연구소는 대전 소재 외부 시험시설에서 진행된 실증 테스트에서 기존 시스템의 연료 공급 라인과 제어 로직을 암모니아의 물성에 맞춰 최적화하는 설계를 적용했다. 그 결과, 암모니아 투입 후 출력 저하 없이 평균 3.1kW 수준의 정격 출력을 안정적으로 유지하는 데 성공했다.
에이치앤파워는 이번 시험이 기존 SOFC 구조로 암모니아 운전이 가능한지를 확인한 기술적 이정표이며, 액체연료개질기술을 이미 보유하고 있는 만큼 향후 직접 암모니아(DAFC) SOFC의 효율을 단기간에 극대화 할 수 있을 것이라 설명했다.
일반적으로 암모니아는 분해 온도가 높고 부식성이 강해, 기존 시스템에 직접 투입할 경우 촉매 손상이나 운전 중단(Shut-down)을 야기하기 쉽다. 그러나 에이치앤파워는 △안정적인 시스템 플랫폼 △시스템 내부 열관리 최적화 △독자적인 연료 주입 제어 기술을 통해 이러한 기술적 난제를 해결하고 시스템의 하드웨어적 내구성을 입증했다.
특히 안전성 면에서도 괄목할 만한 성과를 거뒀다. 시험 기간 동안 정격 운전 시 암모니아가 완전 분해되어, 질소산화물(NOx)과 일산화탄소(CO) 등 유해가스 배출 역시 ‘제로(0)' 수준을 기록해 친환경성을 확인했다.
이번 DAFC 운전 성공은 암모니아 및 수소 산업계에 시사하는 바가 크다. 현재 수소 운송의 핵심 수단으로 꼽히는 액상 암모니아는 다시 수소로 변환하기 위해 고가의 ‘크래킹(Cracking, 분해)’ 설비를 거쳐야 한다.
하지만 에이치앤파워의 DAFC 기술을 적용하면 크래킹 단계 없이 바로 전력을 생산할 수 있어, 에너지 변환 손실을 줄이고 전체 발전 효율을 획기적으로 높일 수 있다. 이는 육상 발전뿐만 아니라 공간 효율이 중요한 선박용 전원 시장에서도 강력한 경쟁력이 될 전망이다.
회사는 이번 실증 성공을 발판으로 차세대 기술 고도화를 위한 핵심 과제 수행에 돌입한다. 우선, 자사가 독자 보유한 액체연료 프로세서 기술을 DAFC 시스템과 연계해, 특정 연료 공급 인프라에 얽매이지 않고 상황에 따라 유연하게 연료를 처리할 수 있는 하이브리드형 연료 공급 솔루션을 개발할 계획이다.
또한, 기존 가스 기반 플랫폼을 암모니아 연료 특성에 맞춰 재설계 및 최적화함으로써, 열적 손실을 최소화하고 시스템 발전 효율을 극한으로 끌어올리는 고효율화 작업에도 박차를 가할 예정이다.
에이치앤파워 강인용 대표는 “이번 성과는 단순한 연료 교체가 아니라, 우리 회사의 SOFC 기술이 암모니아를 포함한 다양한 청정 연료를 수용할 수 있는 탄탄한 구조적 토대를 갖췄음을 증명한 것”이라며, “오직 고온 운전이 가능한 SOFC만이 구현할 수 있는 직접 암모니아 기술을 통해, 육상 청정수소 발전은 물론 해상 선박용 시장까지 아우르는 차세대 에너지 솔루션을 제시하겠다”고 강조했다.