▲ (왼쪽4번째)김종수 원익머트리얼즈 개발담당 상무와 (오른쪽 2번째)윤창원 KIST 연료전지연구센터 박사 등 과제 수행에 참가한 관계자들이 실증실험 성공 후 기념촬영을 하고 있다..

국내 순수기술로 개발된 암모니아보란(NH₃BH₃)을 이용한 연료전지 무인항공기 실증 실험이 성공을 거두며 향후 관련 산업에서 다양한 적용이 이뤄질 것으로 전망되고 있다.

원익머트리얼즈(대표 이건종), 고려대학교(강상욱 교수), 한국과학기술연구원(KIST, 윤창원 박사)가 공동으로 진행 중인 ‘암모니아보란을 이용한 연료전지 시스템 국책과제 3차년도 무인비행기 실증 테스트’가 13일 경기도 화성시 고정리에서 성공을 거뒀다.

이날 실증실험은 연료전지 시스템 무인항공기에 원익머트리얼즈가 국내 순수기술로 개발에 성공한 암모니아보란을 수소연료로 사용했다.

연료전지 시스템 무인항공기 시험 테스트는 과거에도 몇 차례 진행된바 있다. 당시에는 암모니아보란을 외국에서 수입해 사용했었다.

이에 이날 시험은 국내 순수기술로 생산된 암모니아보란이 실제 운전상황에서도 연료로서 제 기능을 할 것이 관건이었으나 실증 비행에서 연료전지가 정상 작동했음을 확인했다.

원익머트리얼즈는 이번 암모니아보란 생산 및 재생공정 개발을 위해 과제 초기부터 참여했다.

과제 1차년도에는 디보란(B₂H₆)과 암모니아(NH₃)를 사용한 암모니아보란 합성 파일럿 시스템 구축을 통해 합성 기술 개발을 완료하였고, ‘암모니아보란의 합성 시스템 및 이를 이용한 암모니아보란의 제조방법’에 대한 특허출원을 등록하기도 했다.

2차년도에는 암모니아보란 합성·정제 연속 공정 시스템을 구축해 경쟁사 대비 높은 합성 수율과 고순도 품질을 확보할 수 있는 기술을 확보했고, 이 시스템을 통해 합성, 생산된 암모니아보란 1㎏을 수소 실험용으로 KIST에 제공한 바 있다.

또한 이번 3차년도 과제 수행에서도 무인항공기 실증 비행을 통해 실제 사용 시에도 만족할 만한 성능을 거둔 것으로 평가되고 있으며, 앞으로 휴대용 연료전지의 수소연료로써 충분함을 입증했다.

암모니아보란 개발은 2011년 6월 고려대, 한국과학기술연구원, 원익머트리얼즈가 ‘신재생에너지 융합 원천 기술 개발’ 국책 사업으로 ‘암모니아보란 수소 저장 소재 생산 및 재생 공정 개발’의 3년간 수행 과제로서 총사업비 13억2,000만원에 원익머트리얼즈는 민간 부담금 50%를 사업비로 제공하는 조건으로 진행돼 왔다.

이 과제는 올해 10월31일 3차년도 과제 종료를 앞두고 있다.

기존의 연료전지용 수소저장시스템은 무게가 무겁고 부피당 수소저장능력이 떨어져 장시간 비행이 가능한 무인항공기와 수소연료전지차 개발을 위해서 암모니아보란의 개발은 반드시 필요한 것으로 평가되고 있다.

암모니아보란은 수소저장화합물 중 수소저장용량이 매우 높은 것으로 알려지고 있다. 100℃ 이상의 온도에서 분해에 의한 수소를 방출하며, 1kg의 암모니아보란에서 사용할 수 있는 수소는 약 196g으로 다른 수소저장화합물인 붕화수소나트륨보다 수소저장용량이 2배 이상 많다.

또한 고체형 암모니아보란은 수소 방출 후 폐기되지 않고 회수, 재생돼 사용될 수 있으며, 이미 원익머트리얼즈는 경제성 있는 암모니아보란 생산 공정 구축과 재생 기술도 개발이 돼 있어 선진국 경쟁사 대비 충분한 경쟁력을 갖추고 있다.

김종수 원익머트리얼즈 개발담당 상무는 “암모니아보란 수소저장소재의 순수국산화 성공을 통해 연료전지의 소형화와 휴대용 연료전지 확산에도 기여할 것으로 보며, 또한 연료전지 이외에도 수소저장소재로서 다양한 산업군에 적용이 가능할 것으로 보고 있다”고 밝혔다.

한편 위 연구는 산업통상자원부 신재생에너지융합원천기술개발 사업의 재원으로 한국에너지기술평가원(KETEP)의 지원을 받아 수행됐다.

▲ 원익머트리얼즈가 개발한 암모니아보란 수소연료소재.