[고든 정의 TECH+] 게임속 ‘방구차’ 나온다?!...암모니아 트랙터 개발중

수소는 차세대 친환경 에너지로 주목받고 있지만, 사실 많은 제약점이 있습니다. 상온에서 수소를 액체 상태로 저장하기 위해서는 엄청난 압력을 견딜 수 있는 수소 연료 탱크가 필요하고 낮은 압력에서 액체 상태를 유지하기 위해서는 영하 253도의 초저온을 유지해야 합니다.

한 마디로 운송 및 저장에 엄청난 비용과 에너지가 발생합니다. 물론 사고 시 화재 및 폭발 위험이 크다는 점과 현재 생산되는 대부분의 수소가 화석연료 기반이라는 점 역시 문제점으로 지적되고 있습니다. 

최근 수소의 대안으로 떠오른 물질 중 하나는 암모니아입니다. 암모니아는 기본적으로 질소와 수소가 결합한 분자로 이를 분리하면 다시 질소와 수소를 얻을 수 있습니다. 끓는점이 영하 33.3도 정도로 높고 상온에서도 쉽게 보관이 가능하며 물에도 잘 녹아 수용액 상태로도 보관할 수 있습니다.

이미 1909년에 하버-보슈법에 의한 대량 생산 방법이 확립되어 있고 현재도 널리 생산, 유통 및 저장되는 물질로 새로 인프라를 구축해야 하는 수소와 비교해서 상대적으로 유리합니다. 

최근 SK 이노베이션이 3000만 달러 투자를 결정한 미국의 스타트업인 아모지(Amogy) 역시 암모니아 기반의 연료전지 기술을 개발하는 기업입니다. 2020년 MIT 출신의 연구자들이 설립한 아모지는 트랙터와 드론처럼 상용 시스템에 탑재할 암모니아 연료전지 기술을 개발하고 있습니다.  이론적으로 암모니아를 수소와 질소로 분리한 후 수소 연료전지를 작동시키는 일은 어렵지 않습니다. 하지만 현실에서는 암모니아에 담긴 에너지가 여러 단계를 거쳐 전기의 형태로 바뀐 후 최종적으로 모터를 작동시키는 방식이기 때문에 구조가 복잡해질 가능성이 매우 높습니다. 결국 부피와 무게는 커지고 비용은 증가해 기존의 디젤 엔진은 물론이고 수소 연료전지와 경쟁이 안 될 가능성도 있습니다. 

아모지는 지난 6월 1일 공개한 시연용 트랙터를 통해 이와 같은 우려를 불식시켰습니다. 이들은 미국의 대표적 농업 기계 업체인 존 디어(John Deere)의 트랙터를 개조해 암모니아 연료전지 트랙터로 만들었습니다.

이 트랙터는 100kW급으로 일반적인 농업용 작업에 필요한 충분한 힘을 지니고 있습니다. 아모지의 핵심 기술은 암모니아 탱크, 암모니아 개질기 (수소 추출용), 수소 연료전지의 효율화와 소형화로 사진에서 보는 것처럼 일반적인 트랙터에 충분히 탑재할 수 있습니다. 

암모니아의 최대 장점은 수소보다 훨씬 편리하게 충전할 수 있으면서 리튬 이온 배터리보다 에너지 밀도가 높아 트럭이나 선박 같은 대형 운송 수단에 적합하다는 것입니다. 아모지에 의하면 암모니아의 에너지 저장 밀도는 리튬 이온 배터리의 5배에 달합니다. 

하지만 수소와 마찬가지로 암모니아 연료의 미래가 무조건 장밋빛인 것은 아닙니다. 암모니아 자체는 수소보다 저장 및 수송 비용이 저렴하긴 하지만, 앞서 말한 것처럼 암모니아 연료전지 자체의 비용은 더 들어갈 수 있습니다.

폭발 위험은 수소보다 적지만, 암모니아는 강한 유독 물질로 수소보다 더 안전한 연료가 아니라는 점도 해결해야 할 문제입니다. 

물론 암모니아를 친환경적으로 제조할 산업 기반 역시 중요합니다. 수소나 암모니아 모두 현재는 화석연료에서 얻어집니다. 최근 그린 수소나 그린 암모니아 생산에 대한 연구와 투자가 활발한 상태이지만, 기존의 제조 방식을 대신하기까지는 상당한 시간이 필요할 것으로 생각됩니다. 이런 문제점을 극복하고 암모니아가 친환경 미래 연료의 주역이 될 수 있을지 주목됩니다.