암모니아
1 개요
1) 암모니아 정의
- 가장 간단한 수소화 닉토젠 계열의 화합물.
- 독특한 자극적인 냄새가 나는 무색기체.
2) 물리적 특징
- 화학식 : NH3
- 밀도 : 0.77g/l
- 녹는점 : -77℃ / 끓는점 : -33.4℃
- 분자량 : 17.03
- 염기농도 : 4.75
- 상온 가압상태에서 쉽게 가스화되어서 백연상태로 변함. 공기보다 가벼워 쉽게 확산되며 증발한다.
액화수소대비 단위부피당 1.5~2배의 저장용량으로 대용량저장이 가능하다.(수소 분자 대비)
- 고압가스안전관리법에서는 가연성가스 및 독성물질로 규정하고 있어서 취급에 주의가 필요하다.
3) 암모니아의 생산
- 프리츠하버의 하버-보슈공법에 의해 암모니아 합성방법이 개발되어 비료로 사용됨.(암모니아 생산공정을 하버-보슈 공정이라함)
2 암모니아의 활용
1) 특징
- 상온에서 쉽게 액화할 수 있어서 저장과 이동이 용이함.
- LPG와 연소 조건 유사함.
- 비료로 많이 사용되며, 냉각제로도 활발하게 사용된다.
* 끓는점이 다른기체에 비해 비교적 높은편이고 압축할 경우 쉽게 액화되며 기화열이 비교적커서 냉장고와 공기조절장치등의 냉각제로 사용된다.
2) 산업계 활용
- 액체수소, 액체유기수소운반체(LOHC)
- 액화수소의 물리적 특성과 상대적으로 상온에서도 저장과 보관이 쉽다.
- 연소시 순수한 질소와 물이 배출된다.(이산화탄소 배출 없음)
- 상온에서 무색의 심한 악취를 풍기는 물질이며, 인체에 위험성이 많은 가연성가스임.
* 한국과 일본등에는 가연성가스로 분류되나, 미국소방법에는 불연성가스로 분류됨.
3) 금속과의 반응
- 금속이온과 결합하여 착이온을 생성한다.(complex ion 질소가 산화되는 반응)
- 암모니아는 동/동합금, 알루미늄/알루미늄합금을 사용할 경우 부식되는 현상이 발생한다.
* 네이벌황동 및 알루미늄황동을 포함한 아연합금은 암모니아에 의한 응력부식균열에 가장 취약하다.
* 구리합금 열교환기 튜브에는 암모니아 응력부식균열등이 유발된다.
- 암모니아 운반용으로는 스케인레스 강이 사용된다.(철 이용가능)
4) 암모니아의 연료화
- 1kg의 암모니아는 0.13kg의 수소를 생산한다. 수소의 연소를 통해서 열을 사용한다.
- 수송차량의 연료로서 직접연소를 통해서 발열을 이용한다.
- 연소가 발생하면 유일한 배기가스는 질소와 물이다.
- 연료별 비교
