암모니아는 지구 온난화의 주범인 이산화탄소 배출이 없는 선박용 친환경 연료이다. 그러나 암모니아는 독성가스이면서 동시에 폭발성 및 부식성 가스로서, 선박용으로 사용되려면 누출에 대비한 안전성이 충분히 확보되어야 한다. 본 연구에서는 선박 연 료 준비실에서 암모니아 누출이 발생한 경우, 급․배기구의 위치 변화에 따른 누출 특성에 대하여 해석을 수행하고 환기 거동을 분석 하였다. 누출량은 0.1kg/s로 하고 통풍량은 30 ACH로 하였다. 급기구가 Aft-Top-Stbd, 배기구가 Fwd-Top-Stbd 에 위치 할 경우(Case 1) 가 100 초뒤 평균 암모니아 농도가 가장 높았고 급기구가 Aft-Bottom-Stbd, 배기구가 Fwd-Bottom-Port에 위치하는 경우(Case 14)가 가 장 낮았다. 50초 이후 Case 1은 약 1500ppm 이상의 암모니아 가스가 Aft 쪽으로, Case 14는 Fwd 벽면으로 정체부가 일정하게 나타났 다. 급·배기구 위치와 장비의 배치와 크기에 따라 높이별 암모니아 농도 및 속도가 다르게 분포되고 속도가 상대적으로 느린 부분에 서 정체부가 발생되고 암모니아 농도가 높아졌다. 소량의 암모니아가 10초 동안 0.1kg/s로 누출할 경우 폭발가스의 범위가 높이 1m 정도로 누출 지점 근처에서 형성되어 소량의 암모니아 누출 시 폭발성은 매우 낮았다. 본 연구에서 최적의 급·배기구 위치 조합을 통 해 암모니아 농도를 효과적으로 제어할 수 있음을 확인하였다. 이는 암모니아를 선박 연료로 사용할 때 안전성을 확보하기 위한 설계 기준 마련에 기여할 것으로 기대된다.

국제해사기구의 온실가스 감축 노력으로, 해운 산업에서는 저탄소 연료로서 액화천연가스와 메탄올, 그리고 무탄소 연료로서 수소와 암모니아가 대두되고 있으며, 환경 친화적인 연료로 평가되고 있다. 특히 암모니아의 경우 화물로써 운반선을 통한 상당 기간의 운항 경험을 보유하고 있으며, 24년 하반기에는 암모니아 선박 엔진이 공급 예정으로, 상용화가 상대적으로 용이한 연료 중 하나로 간주 되고 있다. 그러나 암모니아를 연료로 사용하기 위해서는 독성의 문제점을 극복해야할 필요가 있다. 5ppm 수준의 농도에서 후각으로 판 단이 가능하며, 300ppm 이상을 30분 이상 흡입할 경우 회복이 불가능한 상태에 이를 수 있는 독성물질이다. 화학물질안전원에서 제공하는 KORA 프로그램을 사용하여 암모니아 벙커링시 누설시 발생할 수 있는 위험성에 대하여 평가하였으며, 1분간의 누설로 인해서 반경 약 7.5km에서 5ppm의 영향이 있을 수 있으며 이는 부산시 주요지역에 해당하며, 인체에 치명적일 수 있는 300ppm의 경우 벙커링 인근 인구 밀집지역 및 학교등에 심각한 영향을 미칠 수 있음을 확인할 수 있었다. 따라서 암모니아 벙커링 관련 법제도가 부재한 상태로 작은 누설 에도 광범위한 지역에 독성의 영향이 미칠 수 있기 때문에 지자체, 소방, 환경관서 등과의 유기적인 체계 구축이 마련될 수 있도록 법제 도 개발이 필요하다.

Ammonia is considered a promising hydrogen carrier due to its high hydrogen density and liquefaction temperature. Considering that the energy efficiency generally decreases as chemical conversion is repeated, it is more efficient to directly use ammonia as a fuel for fuel cells. However, catalysts in direct ammonia fuel cells have the critical issues of sluggish ammonia oxidation reaction (AOR) rate and poisoning of reaction intermediates. In particular, the use of precious metal as cathodic catalysts has been limited due to ammonia crossover and poisoning. In this study, we introduce Fe-based single-atom catalysts with selective activity for the oxygen reduction reaction (ORR) even in the presence of ammonia. As the Fe content increased, the single-atom structure of the catalysts changed into Fe nanoparticles or carbides. Among our Fe–N–C catalysts, FeNC-50 with a Fe loading amount of 0.34 wt% showed the highest ORR performance regardless of the ammonia concentration. In particular, the difference in activity between the catalysts increased as the concentration increased. The FeNC-50 catalyst showed remarkable stability after 1000 cycles. Therefore, we believe that single-atom dispersion is an important factor in the development of stable non-precious catalysts with high activity and inactivity for the ORR and AOR, respectively.

Livestock wastewater has high potential as one of energy resources because this wastewater is including high organic matter. Therefore the studies attempting to bio-gasification and bio-electricity generation using livestock wastewater is being tried. The pre-treatment system used in this study was the purpose to control the ammonia nitrogen in conjunction with the system and the microbial fuel cell. Because ammonia nitrogen is to inhibit the electricity generation efficiency of microbial fuel cell. These studies were to ascertain the effect of oxidants on the nitrogen removal in the pre-treatment system using catalyst and microbubbles to treat the ammonia nitrogen. The three kinds of oxidant such as air, oxygen (O2), and hydrogen peroxide (H2O2) were used to know the ammonia and nitrate nitrogen removal. This system was operated with four kinds of conditions. First method is O2 gas with 100 mL/min with 1ml of 30% H2O2 was supplied to the wastewater. A second method, the O2, with 400 and 1,000 mL/min was supplied through the flow meter before livestock wastewater was flow in the reactor. The last method, air was supplied 800 mL/min. The nitrate removal had no significant difference all conditions except the air supply. On the other hand, the ammonia and nitrate nitrogen removal when oxygen was supplied with 1000 mL O2/min was higher than that of the other conditions. The removal rate when air was supplied 800 mL/min was similar to the value in the supplied with 400 ml O2/min. This result showed that oxidant was important factor to improve the ammonia nitrogen removal rate.