미래 친환경 에너지원(암모니아, 수소)

미래 에너지원. 뿌연 안개 속과 같습니다. 현재까지는 화석연료가 주를 이루고 있습니다. 누군가는 미래에는 친환경 에너지원이 주축이 될 것이라 이야기하지만, 인류의 보편적인 에너지 소비 수준이 선사시대 급으로 되돌아가지 않는 이상에는 화석연료에서 벗어나기 힘들 것입니다.

 

아마 10년, 20년 후도 "주 에너지원은 화석연료일 것이다"는 생각은 변함이 없습니다.

 

하지만 인류의 증가할 에너지 소비에 맞추어 보조 에너지원으로 사용할 미래 친환경 에너지원에 대해서 조금씩 퍼즐이 맞추어지고 있는 듯하여 제 생각을 글로 남겨봅니다. 

 

암모니아 및 수소 사용 구성도(출처 : 가스신문)

 

결론부터 이야기하면 미래 친환경 에너지원으로 암모니아와 수소가 대세를 이루게 될 것 같다는 판단입니다. 위 암모니아 및 수소 사용 구성도에 따라서 말입니다. 

 

HD한국조선해양, 암모니아 운반선 4척 수주… 6000억원 규모 | 스포츠조선 (chosun.com)

HD한국조선해양, 암모니아 운반선 4척 수주… 6000억원 규모

 

조선업은 해운업을 기반으로 하지만서도 제조업이면서 금융과 부동산 관련업이기도 하고 상당히 복잡합니다. 오늘 그 이야기를 하고자 하는 것은 아닙니다. 다만 선박을 발주하는 선주사 입장에서는 한 척에 1,000억 원을 훌쩍 뛰어넘는 신규 선박을 막무가내로 발주하지는 않는다는 것입니다. 

 

세상을 움직이는 그들은 돈 냄새를 쫒아 이동합니다. 선박을 사랑하는 그들이지만 손해 볼 일이면 절대 하지 않을 것입니다. 

 

현대중공업 23년 9월 VLGC 가격(척당 1,500억 원)

 

현대중공업 22년 9월 VLGC 가격(척당 1,300억 원)

 

VLGC(초대형 가스 운반선) 가격을 살펴보겠습니다. 불과 1년 전 수주받은 금액은 1,300억 원이었으나 최근 1,500억 원으로 수주받은 가격이 올랐습니다. 조선소 도크 상황이 여유롭지 않아 가격은 올랐지만, 그것을 감수하고도 그들 입장에서는 싸다는 판단이 있기 때문에 이렇게라도 발주하는 것입니다. 

 

VLGC의 장점은 무엇일까요? 통상 이 선박에 LPG를 싣고 다닙니다. LPG선의 기본적인 보냉 능력은 암모니아 운반을 위한 보냉 능력을 충족한다는 것이 핵심입니다. 

 

LPG의 주성분인 프로판은 영하 42도에서 액체 상태를 유지하는데, 암모니아는 영하 33도에서도 액체 상태를 유지하기 때문에 LPG선은 큰 개조 없이 자연스럽게 암모니아 운반선이 될 수도 있는 것입니다. 이에 선주들은 이렇게 '암모니아 레디' 사양으로 준비하면서도 투자비가 많이 증가하지 않습니다. 암모니아 운반선이 별도로 있는 것이 아닙니다.

 

이 LPG선은 미래 수소, 암모니아 생태계에 자연스럽게 편입될 수 있는, 소위 친환경 선박이 될 수 있는 것입니다. 큰 장점이고 매력이 될 수 있는 부분입니다. 비록 지금은 가스 운반선이지만요. 가스와 친환경은 한 끗 차이입니다.

 

https://www.hmd.co.kr/ad/news_view.jsp?news_num=465

현대미포조선

 

선주사는 위 현대미포조선에 발주한 선박으로 LPG를 싣거나 혹은 암모니아, CO2를 실을 수 있습니다. 정말 한 끗 차이죠. 조금만 변형하면 가스 싣던 선박이 CO2를 운반하여 해저에 파묻는 데 쓰이는 친환경 선박이 되는 것입니다. 

 

 

우리나라 10차 전력 수급 기본계획에 따르면 더 깊은 내용을 살펴볼 수 있습니다. 내용을 발췌해 보면,

 

< 수소·암모니아 발전량 전망 >

구분	2030년	2036년
수소 발전량	6.1 TWh	26.5 TWh
암모니아 발전량	6.9 TWh	20.9 TWh

* 향후 연료도입, 기업의향, 기술개발 등에 따라 발전량 전망 조정 가능

 

위와 같이 표현되어 있습니다. 암모니아는 수소의 캐리어로서의 의미도 있습니다. 수소는 액화시키기가 힘들기 때문입니다. 하지만 수소와 암모니아는 기본적으로 가연성입니다. 가연성이라는 것은 "자기 자신이 탈 수 있다"는 의미입니다.

 

그렇다면 화석연료와 같이 경제성과 규모가 있다면 수소, 암모니아 엔진이 나오지 말라는 법도 없는 것입니다. 그 자체로 불이 붙기 때문에 발전소에서 발전 엔진을 전용 사양으로 바꾸고, 에너지원을 암모니아, 수소를 적용하면 기존의 전력망과 계통을 유지한 상태로 큰 투자비 없이 전력망을 친환경으로 바꿀 수 있다는 것입니다. 

 

자동차에서도 한 번 생각해 볼까요?

 

기계연·현대차·기아, 승용차용 수소 내연엔진 개발했다 (msn.com)

기계연·현대차·기아, 승용차용 수소 내연엔진 개발했다

 

만약 수소 혹은 암모니아 엔진이 상용화될 수 있다면 자동차를 탈 때 CO2에서 벗어날 수 있을 것입니다. 게다가 기존의 화석연료 충전 인프라를 조금 변형하여 수소와 암모니아를 충전한다면 전기차처럼 충전 시간 동안 기다릴 이유도 없어지면서 친환경의 목적을 이룰 수 있을 것입니다. 충전시설을 부가적으로 설치할 필요도 없겠습니다.  

 

MAN ES, 암모니아 선박엔진 연소시험 첫 성공 (h2news.kr)

MAN ES, 암모니아 선박엔진 연소시험 첫 성공

 

이것이 마냥 꿈은 아닙니다. 암모니아 선박 엔진은 이미 시험단계입니다. 실증이 끝나면 암모니아 엔진을 적용한 중형선이 발주될 수 있습니다. 선박 엔진은 크고 복잡하면서도 어렵습니다. 암모니아 선박 엔진을 만들 수 있다면 암모니아 자동차 엔진은 만들지 못할 이유가 없습니다.

 

암모니아 생성(출처 : 가스신문)

 

 

위에서 이야기했던 암모니아 산업이 친환경이 되려면 암모니아가 친환경적으로 만들어졌을 때 그 의미가 있습니다. 하지만 아직까지 암모니아 Value Chain에서 암모니아 운송 이전의 산업은 아직 물음 부호입니다.

 

그린 암모니아(재생에너지로 만들어진 암모니아)는 1. 공기에서의 질소 분리, 2. 수전해에서 수소 분리, 3. 고온, 고압에서의 암모니아 합성 반응, 4. 암모니아 액화 및 운송에 많은 전력이 필요합니다. 국내에서는 에너지기술연구원에서 2단계 개발단계에 와있고, 아직 경제성 있게 암모니아를 생산하는 방법은 없는 것으로 보입니다. 

 

2022년 우리나라 품목별 수입 실적 상위 5개 품목 중 4개 품목이 화석연료 관련 품목입니다. 그만큼 자원을 수입에 의존하는 비율이 상당합니다. 앞으로는 암모니아를 비료 원료로서가 아닌, 에너지원으로서 수입하게 되는 날이 올지도 모르겠습니다. 이미 그린 암모니아 시장은 시작되었습니다.

 

[SK에코플랜트] 캐나다 그린수소 ‘뉴지오호닉’ 프로젝트 통해 풍력 부지 확보 < 기업 < 기업 < 기사본문 - 워터저널 (waterjournal.co.kr)

[SK에코플랜트] 캐나다 그린수소 ‘뉴지오호닉’ 프로젝트 통해 풍력 부지 확보 - 워터저널

 

우리는 자원을 수출하는 국가는 될 수 없는 걸까요? 그린 암모니아 생산 기술을 우리나라가 선도하였으면 좋겠습니다.