- 이민정 교수 연구팀 등록특허 양도…기술료 1억 원 규모
- 수소 없이 암모니아만으로 안정 점화…산업용 무탄소 연소 상용화 기대

산학협력단(단장 김기태)은 미래에너지융합학과 이민정 교수 연구팀이 개발한 ‘암모니아 연소용 노즐 및 파일럿 버너’ 기술을 울산 소재 ㈜아이셈(대표 박창규)에 이전했다고 밝혔다. 양 기관은 지난 22일 울산의 아이셈 사옥에서 기술이전 협약식을 열고 상용화를 위한 협력에 뜻을 모았다.

이번에 이전한 기술은 등록특허 제10-2829837호(암모니아 연소용 노즐, 이를 포함하는 암모니아 연료용 파일럿 버너 및 이를 포함하는 암모니아 연소기)다. 대학은 특허권 자체를 기업에 넘기는 양도 방식으로 계약을 맺었으며, 기술료는 1억 원 규모다.

이번 기술이전은 서울시 앵커(Anchor) 사업의 ‘서울형 BRIDGE’ 과제의 일환으로 추진됐다. 대학은 이 사업을 통해 대학 보유 특허와 수요기업을 연결해 왔으며, 사업 예산으로 ‘ST-GRANT 프로그램’을 운영하여 이전 기술의 시제품 제작을 지원하고 있다. 특허 이전에 그치지 않고 시제품 개발까지 이어지는 만큼 기업의 상용화 기간이 크게 단축될 것으로 기대된다.

암모니아는 탈 때 이산화탄소를 내놓지 않아 석탄·석유를 대체할 무탄소 연료로 주목받고 있다. 하지만 불이 잘 붙지 않고 타는 속도가 느려 화염을 안정적으로 유지하기 어렵다. 그동안은 암모니아를 분해해 수소를 만드는 개질기를 따로 달거나 다른 연료를 섞어 점화해야 했고, 장치 구조와 제어가 복잡해지는 문제가 있었다. 대형 연소기의 초기 점화와 화염 유지를 맡는 기존 파일럿 버너만으로는 암모니아를 안정적으로 연소시키기 어려웠다.

이 교수 연구팀은 노즐 내부 구조에서 답을 찾았다. 암모니아와 공기의 혼합기체를 노즐 내벽의 접선 방향으로 뿜어 강한 회오리(선회류)를 만들고, 불을 붙이는 점화봉 주변에 연료가 오래 머물도록 했다. 분사공의 수와 지름, 점화실 크기를 최적화해 회오리 세기를 기존 파일럿 버너의 수 배 수준으로 끌어올렸고, 점화실을 반지름의 5배 이상 깊게 설계해 불꽃이 충분히 자란 뒤 분출되도록 했다. 그 결과 수소나 전기 에너지를 추가로 투입하지 않고도 암모니아만으로 안정적인 초기 점화와 화염 유지가 가능해졌다. 구조가 단순해 보일러·가열로 등 기존 연소 설비에 적용하기에도 유리하다.

해당 기술은 산업통상자원부 기계장비산업기술개발사업 ‘2ton/hr급 산업용 수소 보일러 개발 및 실증’ 과제를 통해 개발됐다. 연구팀은 수소 연소 시 발생하는 질소산화물을 줄이는 저NOx 버너 기술도 함께 개발해 특허를 출원한 상태다. 점화 기술과 저공해 연소 기술을 함께 확보해 수소·암모니아 전소 연소기의 핵심 요소를 갖추게 됐다는 평가다.

㈜아이셈은 이번 기술을 바탕으로 산업용 암모니아 보일러 버너 시장을 공략할 계획이다. 대학과 기업은 ‘서울형 BRIDGE’ 사업의 시제품 제작 지원을 받아 실제 설비 수준의 파일럿 버너를 만들고, 기술지도와 후속 공동연구도 이어갈 예정이다.

이민정 교수는 “암모니아는 저장과 운송이 쉬운 무탄소 연료지만 점화가 어려워 현장 적용이 어려웠다”며 “이번 기술이전이 연구실 성과가 실제 산업 현장의 탄소중립으로 이어지는 계기가 되길 바란다”고 말했다.

박창규 ㈜아이셈 대표는 “검증된 대학의 원천기술을 확보해 무탄소 연소 설비 시장에 빠르게 진입할 수 있게 됐다”며 “대학과 긴밀히 협력해 조기 상용화에 주력하겠다”고 밝혔다.

김기태 서울과학기술대학교 산학협력단장은 “국가 연구개발 과제의 성과가 등록특허로 권리화되고, 앵커 사업을 통해 수요기업 이전과 시제품 제작까지 연결된 모범 사례”라며 “앞으로도 에너지·탄소중립 분야 우수 기술의 사업화를 적극 지원하겠다”고 말했다.