그린 암모니아 – 탄소 중립 사회를 위한 수소 운반체
현재 암모니아의 70% 이상은 비료 생산에 사용되며, 나머지는 냉매 및 화학 원료로 활용되고 있습니다. 재생에너지 기반 수소와 질소로 생산되는 그린 암모니아는 탄소 배출이 없는 에너지 운반체로서 그 중요성이 커지고 있습니다. -33°C에서 액화되는 암모니아는 수소를 장거리로 안전하고 효율적으로 운송할 수 있게 합니다. 목적지에서는 암모니아를 다시 수소로 분해할 수 있어, 청정 에너지에 대한 유연한 접근이 가능합니다. 또한 암모니아는 CO₂ 배출 없이 선박을 구동하는 해운 연료로 직접 사용될 예정이며, 이는 글로벌 운송 및 산업 탈탄소화를 위한 핵심 단계입니다.
그린 암모니아 생산의 주요 공정 경로
WIKA는 그린 암모니아 밸류체인의 모든 단계에 최적화된 스마트 계측 솔루션 포트폴리오를 통해 고객이 에너지 전환을 선도할 수 있도록 지원합니다. WIKA의 계측기는 수소 생산부터 암모니아 합성, 저장, 크래킹에 이르기까지 신뢰성 있고 효율적이며 안전한 운전을 가능하게 하여, 지속가능성 목표를 자신 있게 달성할 수 있도록 돕습니다.
수전해 설비는 그린 암모니아 생산 공정의 출발점입니다. 이 설비는 풍력이나 태양광과 같은 재생에너지로 구동되며, 정제된 물(H₂O)을 수전해를 통해 수소(H₂)와 산소(O₂)로 분해합니다.
이렇게 생산된 녹색 수소는 공기 분리 장치에서 얻은 질소와 결합될 때 암모니아 합성을 위한 핵심 원료가 됩니다. 효율, 규모, 시스템 통합 요구에 따라 PEM, 알카라인, 고체산화물 전해(SOEC) 기술이 적용됩니다. 이 설비는 무탄소 수소 공급을 가능하게 하여, Power‑to‑X 전 밸류체인의 지속가능성을 뒷받침합니다.
WIKA의 정밀 계측 솔루션을 통해 수전해 공정의 성능, 안전성, 규제 준수를 확보하고, 그린 수소 투자 가치를 극대화할 수 있습니다.
그린 암모니아 생산 공정에서 공기 분리 설비(ASU)는 대기 중에서 질소(N₂)를 추출하는 핵심 역할을 수행합니다. 이 질소는 수전해로 생산된 그린 수소와 결합되어 암모니아(NH₃) 합성의 필수 반응 물질이 됩니다.
ASU는 일반적으로 극저온 증류법을 사용하여 공기를 질소, 산소, 아르곤과 같은 주요 성분으로 분리하며, 효율적이고 지속 가능한 암모니아 합성에 필수적인 고순도 질소를 공급합니다. Power‑to‑X 밸류체인에 통합된 ASU는 화석연료 없는 암모니아 생산을 가능하게 하여 탈탄소화를 지원합니다.
WIKA의 고정밀 계측 솔루션을 적용하면 질소 추출의 신뢰성과 공정 안정성을 확보하여, 운전 리스크를 최소화하면서 효율적이고 지속 가능한 암모니아 합성을 실현할 수 있습니다.
암모니아 합성 설비는 그린 암모니아 생산 공정의 핵심입니다. 이 기술은 수전해를 통해 생산된 녹색 수소와, 하버-보슈 공정을 활용해 고압·고온 조건에서 공기 분리 장치를 통해 대기 중의 질소를 추출한 것을 결합한 것입니다. 이 촉매 반응을 통해 암모니아(NH₃)가 생성되며, 이는 저장·운송되거나 탄소 무배출 에너지 운반체로 직접 사용될 수 있습니다.
본 설비는 효율성과 지속가능성을 고려해 최적화되어 있으며, Power‑to‑X 프레임워크 내에서 화석연료 없는 암모니아 생산 경로를 제공합니다. WIKA의 첨단 센서와 트랜스미터는 주요 공정 파라미터를 실시간으로 모니터링하여, 효율적인 전환, 공정 안전성, 일관된 제품 품질을 보장함으로써 생산 목표와 지속가능성 목표 달성을 지원합니다.
냉각 및 분리 설비는 그린 암모니아 생산 공정의 마지막 단계입니다. 합성 후 암모니아 가스는 열교환기와 암모니아 칠러를 통해 약 -33°C로 냉각됩니다.
이 냉각 과정은 암모니아를 액화시켜 효율적인 저장과 운송을 가능하게 합니다. 동시에 반응하지 않은 가스는 분리되어 합성 공정으로 재순환됩니다. 레벨 인디케이터, 공정 트랜스미터, 온도 트랜스미터, 유량 계측기와 같은 정밀 계측 장비는 안정적인 운전, 에너지 효율, 극저온 조건에서의 안전한 취급을 보장합니다.
WIKA의 계측 솔루션은 액화 및 분리 과정에서 실시간 모니터링과 제어를 제공하여, 에너지 효율을 유지하고 손실을 방지하며 극저온 암모니아를 안전하게 취급할 수 있도록 돕습니다.
암모니아 저장 설비는 -33°C 수준의 극저온에서 액화 암모니아를 안전하게 저장하도록 설계된, 그린 암모니아 밸류체인의 핵심 구성 요소입니다. 이러한 저장 탱크는 단열 및 안전을 위해 일반적으로 이중벽 구조로 설계되며, 운송 또는 후속 공정에 사용되기 전까지 NH₃를 안정적으로 보관합니다.
레이더 센서, 정수압 트랜스미터, 멀티포인트 열전대와 같은 첨단 레벨·압력 계측기는 정밀한 모니터링과 제어를 가능하게 합니다. 이 설비는 생산과 유통 사이의 완충 역할을 수행하여, 그린 암모니아의 지역 소비와 글로벌 수출을 모두 지원합니다.
WIKA의 첨단 계측 솔루션을 선택함으로써, 자산을 보호하고 고객에게 안정적인 공급을 제공하는 안전하고 효율적이며 규제에 부합하는 암모니아 저장을 실현할 수 있습니다.
암모니아 크래킹 설비는 그린 암모니아를 다시 수소로 전환하여, 수소의 운송과 활용을 가능하게 하는 핵심 설비입니다. 고온 촉매 공정을 통해 암모니아(NH₃)는 질소(N₂)와 수소(H₂)로 열분해됩니다. 이렇게 생산된 수소는 발전, 산업 공정 또는 모빌리티 분야에서 청정 연료로 활용될 수 있습니다.
Haldor Topsoe의 H₂Retake™ 및 Syzygy Plasmonics의 전기식 크래커와 같은 기술은 해당 공정의 효율성과 확장성을 더욱 향상시키고 있습니다. 이 설비는 일반적으로 가열식 리포머 또는 전기 히터를 포함하며, 온도 프로파일, 촉매 성능, 가스 조성을 모니터링하기 위한 계측 솔루션이 필수적입니다. 이 단계는 그린 암모니아 밸류체인을 완성하여, 유연하고 탄소 배출 없는 에너지 공급을 가능하게 합니다.
