암모니아가 친환경 연료로 부상하고 있다.
암모니아는 대부분 비료 원료로 사용됐을 뿐 공업적 활용에는 한계가 있어 관심을 끌지 못했으나 탄소중립이 강조되면서 친환경 연료로 사용하기 위한 연구개발이 한창이다.
친환경 암모니아는 식물의 광합성 등을 통해 대기 중의 이산화탄소를 유기 탄소화합물로 전환하는 탄소고정(Carbon Fixation), 수소저장, 항공연료 등 다양한 분야에 응용될 것으로 기대되고 있다.
친환경 암모니아 개발은 아직 시작단계에 불과하나 탄소 배출량 감축과 대기오염 예방에 대한 의식 제고, 중앙정부의 탄소중립 의지에 따라 산업화가 가속화되고 있다.
KPMG에 따르면, 글로벌 친환경 암모니아 시장은 2021년 기준 3600만달러 수준에 불과했으나 유럽·미국을 중심으로 개발이 진척되면서 연평균 74.8% 성장해 2030년에는 54억8000만달러를 상회할 것으로 예상된다. 아시아에서도 한국·중국·일본이 다양한 친환경 정책을 수립하면서 합성 암모니아를 중심으로 발전을 주도하고 있어 2035년에는 아시아 3국의 합성 암모니아 시장이 1억5000만톤에 달할 것으로 예측된다.
다만, 탄소 배출량 감축 목표를 수립하고 2050-2060년 탄소중립 달성을 선언했음에도 불구하고 친환경 암모니아 전환이 신속하게 이루어질지 의문이다. 한국·일본은 자원에 한계가 있고 기술 개발도 쉽지 않은 편이나 중국은 자원·기술 모두 앞서가고 있는 것으로 평가된다.
일본은 전력산업의 탈탄소화를 목적으로 재생에너지 개발을 적극 추진하면서 암모니아와 석탄의 혼소발전 기술 개발에 집중하고 있다. 2010년 확정한 제6차 에너지기본계획에서는 2030년까지 석탄 혼합 암모니아 발전 비율을 20%로 높이겠다는 목표를 제시했다. 그러나 직접 암모니아를 생산하는 것은 채산성이 맞지 않아 친환경 암모니아 또는 블루 암모니아를 대량 수입하는 방안을 추진하고 있다.
한국은 2021년 문재인 정부가 무리하게 조정한 2030 국가 온실가스감축목표(NDC)와 2050 탄소중립 시나리오를 바탕으로 2022년을 수소·암모니아 발전 원년으로 선포하고 수소·암모니아를 포함한 무탄소 발전을 2030년 22.1TWh로 확대해 총발전량의 3.6%까지 높일 계획이나 현실성이 전혀 없는 것으로 평가되고 있다.
암모니아를 전량 수입하고 있는 마당에 어떠한 방법으로 암모니아를 확보할 것인지 확정하지도 않고 산업 현실이나 기술 개발을 고려하지 않은 채 목표에 맞춰 방향을 설정했기 때문이다. 현실에 맞는 재설정 작업이 요구되고 있다.
중국은 국가발전개혁위원회가 에너지 소비가 많은 산업의 에너지 절감과 탄소배출 저감 개선지침(2022년), 수소에너지 발전 중장기 계획(2021-2035년)을 발표하며 친환경 암모니아 개발 가속화를 도모하고 있다. 중국은 합성 암모니아 시장이 세계 1위로 2021년 생산량이 5189만톤에 달해 세계시장의 30%를 점유한 것으로 파악된다.
친환경 암모니아는 탄소고정, 수소저장, 혼소발전에 그치지 않고 탄소 포집·저장(CCS) 기술과 결합하면 탄소중립 달성을 가능하게 하고 수소의 해상운송과 해상연료로도 활용할 수 있다는 측면에서 개발이 시급하고, 지속 가능한 발전을 위해 혼소 암모니아, 순수 암모니아를 중심으로 저탄소 연료로 활용할 수 있는 기술 개발이 요구되고 있다.
한국은 암모니아 원료로 나프타를 사용함으로써 천연가스에 비해 코스트 경쟁력이 떨어져 생산을 포기했으나 산업적 활용 경험이 있다는 측면에서 암모니아 수입선 개척과 활용 기술 개발을 더욱 적극화할 필요가 있다.
<화학저널 2023년 4월 24일>
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