그린 암모니아...뭐길래??

7월 15일 한국에너지기술연구원을 중심으로 한 18개 기업 및 기관은  ‘탄소중립을 위한 그린 암모니아 협의체’를 결성했습니다.

 

이 협의체는 그린 암모니아를 국내 기술로 저렴한 가격으로 생산해 운송과 선박 연료로 활용하고 , 그린 암모니아에서 수소를 추출해 공급하는 등 관련 산업의 가치사슬을 구축하고 저변을 확대해 나간다는 계획이라고 합니다.

또한 가스터빈·연료전지의 무탄소 연료 활용 등의 기술 개발에 협력하기로 했고 그린 암모니아를 안전하게 생산·운송하고 활용하기 위해 암모니아 전 주기에 걸친 안전 기준도 마련할 예정이라고 합니다.

 

참가업체로는 삼성엔지니어링, 두산중공업, 두산 퓨어셀, 롯데정밀화학, 롯데케미칼, 포스코, 한국조선해양, 한화솔루션, 현대글로비스, 현대오일뱅크, 현대자동차, 현대제철, 현대중공업 등 13개 기업이 참여했으며, 한국에너지기술연구원과 함께 화학연구원, 가스안전공사,산업통상자원부  등 5개 공공기관도 참여해 기업들과 협력한다고 합니다.

 

구체적으로 삼성엔지니어링과 두산중공업은 해외에서 재생에너지를 활용한 그린수소를 그린 암모니아로 변환하는 역할을 맡으며 현대글로비스는 선박을 통해 그린 암모니아를 국내로 실어나릅니다. 국내 암모니아 유통 시장의 70%를 점유하고 있는 롯데정밀화학은 그린 암모니아 유통을 담당, 롯데케미칼은 암모니아를 수소로 변환한 뒤 현대오일뱅크 등 수소충전소에 공급하는 방안을 추진 중입니다. 포스코와 현대제철은 이렇게 들여온 수소를 수소환원제철 공정에 투입할 계획이라고 합니다.

 

<출처: 산업통상자원부 - 탄소 배출없는 암모니아 생산 및 활용>

 

여기서 말하는 그린암모니아란 무엇일까요? 알아보겠습니다.

 

그린 암모니아

 

그린 암모니아는 이산화탄소 배출없이 재생에너지와 연계하여 그린 수소를 생산하고 이를 이용하여 제조한 암모니아를 말합니다.

 

차세대 에너지원으로 떠오르고 있는 수소는 기존 LNG 개질을 통해 생산되는데 이 과정에서 이산화탄소가 배출된다고 합니다.

그리고 부피당 저장 용량이 적어 장거리 운송을 하는 선박의 연료로는 적합하지 않으며 폭발성이 강하고 액화하기 위해 극저온(영하 253도) 냉각이 필요해 이송과 저장이 까다로운 게 단점이라고 합니다. 

따라서 이러한 문제점을 해결해주는 대안으로 ‘암모니아’가 주목받고 있다고 합니다.

 

암모니아(NH3)는 질소 원자 1개와 수소 원자 3개가 결합한 화합물로, 암모니아에서 질소만 떼어내면 다량의 수소를 만들어 낼 수 있습니다. 또한 수소처럼 연소할 때 이산화탄소를 배출하지 않습니다.

 

<암모니아 화학 구조>

 

 

 

암모니아는 수소보다 저장 용량이 크고 가솔린 연료보다 폭발 위험도 적어 제조와 저장, 수송이 편리하다는 장점이 있는 것으로 알려져 있습니다.

기체 상태인 수소를 운송하기 위해선 액화해 부피를 줄여야 하는데 이를 위해선 영하 253도까지 온도를 낮춰야 합니다.

반면 암모니아는 영하 33도만 유지하면 되고 아울러 부피가 작아 수소보다 1.5배 많은 양을 수송할 수 있습니다. 또한 액화수소와 달리 상온에서 쉽게 액화되며 에너지 밀도도 액화 수소보다 1.7배가량 높습니다.

 

이러한 점을 이용해 수소를 암모니아로 변환한 뒤 해상으로 장거리 운반하고, 다시 수소를 추출해 발전·운송 연료로 사용하는 기술이 해외에서 생산한 수소를 국내로 들여오는 데 가장 효과적인 기술로 주목받고 있습니다.

 

현재 암모니아는 세계적으로 1억7000톤 이상 판매되고 있어 해상・육상 운송을 위한 인프라는 이미 갖춰져 있다고 합니다.

다만 기존의 암모니아는 보통 천연가스나 석탄을 이용해 만들기 때문에 생산 과정에선 탄소를 배출한다고 합니다.

이렇게 생산된 암모니아는 탄소중립을 위한다는 현 상황을 반영하기 힘들다는 이유로 물을 전기 분해해 수소를 생산하고 여기에 공기 중 질소를 합성하는 암모니아, 즉 '탄소 배출이 없는 그린 암모니아'에 세계가 주목하게 된 것입니다.

 

국제에너지기구(IEA)와 국제재생에너지기구(IRENA)는 그린 암모니아가 수소 캐리어와 무탄소 연료로 탄소중립 시대에 중추적 역할을 담당할 것으로 예측했고 암모니아는 2050년 선박 연료 수요의 45%를 차지할 전망이라고 합니다.

다만 암모니아의 경우 기존 연료보다 약 4배가량 큰 저장 탱크가 필요하고, 독성이 있어 누출 시 오염원이 될 수 있다는 지적도 제기돼 효율성과 안전성을 강화하기 위한 기술 개발이 중요하다는 지적도 있습니다.

 

친환경 시대가 다가오면서 해외 국가들은 이미 그린 암모니아 기술 개발에 열을 올리고 있습니다. 

특히 일본은 재생에너지를 이용한 그린 암모니아 합성이나, 액상 암모니아에서 수소를 추출하는 연구를 진행 중이며 미국은 지난해 7월 재생에너지로 그린 암모니아 제조해 전 세계로 공급하기 위해 50억 달러를 투자한다고 밝히기도 했습니다. 이는 현재까지 전 세계에서 최대 규모 그린 수소 생산 프로젝트라고 합니다. 영국도 그린 암모니아 생산을 위한 공정을 개발 중이라고 합니다.

 

한국 에너지기술연구원은“그린 암모니아 협의체 협약식을 시작으로 긴밀한 정보교류와 적극적 협력 연구를 통해 국내 기술로 그린 암모니아 전주기 가치사슬을 완성하기를 희망한다”라고 언급했습니다.

 

또한 산업부 주영준 실장은 “암모니아 협의체가 탄소중립 실현을 위한 시작점이 되길 기대”하며, “수소경제를 위해 그린 수소를 활용한 다양한 운송·저장 매체 기술 개발을 위해 정부도 적극 지원해 나갈 것이며 연구계와 산업계가 상호 협력해 줄 것”을 당부했습니다.

 

<출처: 한국에너지기술연구원, 산업통산자원부 보도자료>