“울산 산업단지 등 국내 암모니아·수소 수요 증가에 맞춰 단계별로 인프라를 구축할 것이다." 황석민 롯데정밀화학 부문장은 12일 인천 '홀리데이인인천송도' 호텔에서 열린 '2024 인천미래에너지포럼'에서 '암모니아 운송, 수입, 공급망 구축전략'을 주제로 발표하며 롯데정밀화학의 사업계획을 밝혔다. 롯데정밀화학은 암모니아를 해외에서 수입하는 선박과 저장하는 인프라를 구축한 데다 암모니아로 전기를 생산하는 기술을 개발 중이다. 또한, 수입한 암모니아를 수소로 분해하는 기술까지 개발 중이며, 국내 최대 암모니아 전문 기업으로 계속 성장해 나가고 있다. 황 부문장은 “네덜란드·이집트 ·싱가포르·미국·캐나다 등 주요국을 연결하는 암모니아 인프라 공급망을 구축할 것"이라고 강조했다. 이어 “글로벌 벙커링 인프라 협력사 등 관련 산업의 다양한 구성원과 네트워킹을 확대 중"이라고 밝혔다. 황 부문장에 따르면 롯데정밀화학은 지난해 매출액 1조7690억원을 기록했으며, 사업부문에서 암모니아계가 차지하는 비율은 40%다. 롯데정밀화학은 지난 2021년부터 본격적인 청정암모니아 사업을 시작했다. 현재 암모니아 저장 인프라는 9만3000톤을 확보, 국내 1위 암모니아 전문기업으로 최다 인프라를 보유하고 있다. 황 부문장에 따르면 글로벌 암모니아 생산량은 매년 총 1억9100만톤으로, 이 중 한국은 128만톤 정도를 전량 수입 중이다. 롯데정밀화학은 128만톤 중 90만톤을 수입하고 있고 국내에는 약 70만톤, 해외에는 약 20만톤을 보유하고 있다. 또 암모니아 선박 두 척을 보유해 각각 4만톤과 2만3000톤의 물량을 운송할 수 있다. 황 부문장은 지난 2022년 글로벌 암모니아 물동량 1760만톤 중 수출 부분에서 미주 32%, 중동 27%, 아시아 17%, 아프리카 13%, 유럽과 러시아는 10%를 차지하고 있다고 밝혔다. 수입부문은 1760만톤 중 아시아 31%, 유럽과 러시아 26%, 미주 18%, 아프리카 15%, 중동 8%를 차지하고 있다. 아시아가 암모니아를 제일 수입을 많이 하고 있다. 동북아시아 중에서는 우리나라가 암모니아 수입량이 제일 많은 것으로 파악됐다. 지난 2022년 동북아시아 암모니아 수입량 370만톤 중 한국이 130만톤(35%)를 수입했다. 중국은 22%, 대만 18%, 일본 6%가 그 뒤를 이었다. 일본은 암모니아를 수입하기보다는 자체 생산을 많이 하고 있어 우리나라보다 수입량이 적었다. 롯데정밀화학은 안정적으로 청정암모니아를 확보하기 위해 공급 지역 및 공급선 다변화, 탄력적 선박 운용 등을 추진한다. 해외에서 생산한 암모니아를 수입해 국내로 들여오고 석탄혼소발전, 선박 벙커링에 활용한다. 암모니아를 수소로 분해하는 크래킹 기술을 개발, 수소공급에도 나선다. 황 부문장은 암모니아 가격에 대해서는 “암모니아 공급 및 수요처 제한적 설비로 인해 외부 환경에 따른 가격 변동성은 높은 편"이라고 설명했다. 또한 그는 “앞으로 발전용 암모니아 수요가 급증할 것"이라며 “이는 화력발전과 암모니아를 섞어서 혼소발전하는 방식이 될 것"이라고 말했다. 한편 롯데정밀화학은 수소 암모니아 저장 인프라 구축 사업 외 한국전력연구원과 석탄·암모니아 혼소발전 개발 과제에 참여 중이다. 이원희 기자 wonhee4544@ekn.kr

“탄소중립과 에너지 안보의 모범답안은 수소다. 한국남동발전은 탄소배출량을 줄이기 위해 석탄발전에 수소와 암모니아 혼소발전을 적극 활용할 계획이다." 정현제 한국남동발전 녹색성장처 수소융합실 차장은 12일 인천 '홀리데이인인천송도' 호텔에서 열린 '2024 인천미래에너지포럼'에 참석, '지속가능성 확보를 위한 무탄소발전 전환과 현안과제' 주제발표를 통해 수소와 암모니아를 활용한 석탄발전소의 탄소배출 감축 계획에 대해 밝혔다. 정 차장은 “현재 에너지산업은 탄소중립과 에너지 안보의 조화 기조에서 수년간 에너지 위기를 겪은 후 유효성과 경제성에 대한 자각이 이뤄지며 에너지안보과 탄소중립보다 중요하게 여겨지고 있는 추세"라고 설명했다. 이어 “11차 전력수급기본계획을 보면 석탄과 액화천연가스(LNG)발전의 일몰, 원전과 양수발전 등 유연성 확대 등 발전원 간 '의자뺏기'가 가속화되고 있다"며 “이같은 추세에서 화력발전사들은 무탄소 전원으로의 전환을 요구받고 있으며 청정수소는 이를달성할 핵심"이라고 강조했다. 정 차장은 “수소와 암모니아는 화석연료를 대체하는 탄소중립의 핵심연료"라며 “탄소중립 시대에 맞게 석탄발전을 무탄소에너지로 전환해야 한다"고 말했다. 정 차장은 “에너지공학 관점에서 수소는 효율이 떨어진다. 그러나 무탄소전원 확대 추세에서 전력계통 유지를 위해서는 수소와 같은 에너지 캐리어(Carrier)가 필요하다"며 “수소산업은 탄소중립의 핵심수단인 것은 물론 전력계통 안정화, 산업경쟁력 제고, 에너지 안보 강화에도 기여할 수 있다"고 강조했다. 그는 “수소는 친환경 에너지로 무탄소발전이 가능하며, 에너지 다소비 산업에 새로운 탄소감축 수단으로 활용 가능하다. 또 에너지저장이 가능해 재생에너지의 변동성을 보완, 전력계통 유연성 확보와 안정화에 기여할 수 있다"고 설명했다. 이어 “수소는 발전(연료전지, 가스터빈), 저장(ESS), 수송(수소차, 선박), 산업공정(원료, 연소) 등 산업 전반에 걸쳐 다양하게 활용될 수 있다"며 “무엇보다 수소는 신규에너지원 확보 측면에서 필요하고, 화석연료 대체를 통해 에너지자립 비중 확대와 에너지안보 강화 수단으로 활용할 수 있다"고 덧붙였다. 정 차장은 “남동발전은 과거 전체 발전원의 85%가 석탄발전에 집중된 에너지믹스에서 신재생에너지와 수소 등 100% 무탄소 에너지원으로 전환할 계획"이라고 밝혔다. 남동발전은 보유한 석탄발전에 수소와 암모니아를 혼소발전하는 방식을 개발 중이다. 석탄발전에 수소와 암모니아를 섞어서 발전해 단순 석탄만 사용하는 발전방식보다 탄소배출량을 줄이겠다는 목적이다. 정 차장에 따르면 남동발전은 석탄발전의 탄소배출 저감을 위해 무탄소 연료인 암모니아 20% 혼소기술 개발 과제를 진행 중이다. 남동발전은 암모니아 20% 혼소기술 개발 과제에 총 사업비 420억원을 투입해 오는 2027년 12월까지 과제를 완료할 계획이다. 설계수명에 도달한 총 설비용량 3.7기가와트(GW) 규모의 석탄발전소는 액화천연가스(LNG) 발전으로 대체건설하고, 수소 혼소·전소발전으로의 전환을 추진한다. 잔존 수명이 10년 이상 남은 총 설비용량 8.3GW 규모의 석탄발전소에는 암모니아 혼소발전을 활용한다는 계획이다. 그는 남동발전이 수도권과 인천 지역의 경제발전을 함께 이루면서 에너지전환을 추진하겠다고 알렸다. 남동발전은 인천 옹진군에 영흥발전본부를 설치, 총 설비용량 5GW의 석탄발전소를 운영 중이다. 수도권 전력공급의 약 20%를 담당하고 있으며 연간 1000억원의 송전 손실률을 절감하고 있다. 그는 친환경 에너지 전환도 중요하지만 지역경제를 함께 살리는 정의로운 전환도 중요하다고 강조했다. 정 차장은 “수소산업의 전주기 생태계 조성을 위한 마중물 역할이 필요하다"며 “인천을 중심으로 대규모 그린수소를 개발하고 기업들의 CFE 수요를 파악해 선제적 대응계획을 수립해야 한다"고 강조했다. 전지성 기자 jjs@ekn.kr

온실가스 감축을 위해 석탄발전과 액화천연가스(LNG) 발전에 각각 암모니아와 수소를 혼소해 실증한 결과 연료비 증가율 대비 온실가스 감축율이 더 높게 나타났다. 다만, 그린암모니아의 경우 생산에 상당한 재생에너지 전력이 소요되기 때문에 실효성 의문이 제기되고 있어 이에 대한 극복방안이 필요하다는 의견이 나온다. 장중철 한국에너지기술평가원 청정화력PD는 12일 인천시 홀리데이인 인천송도 호텔에서 열린 '2024 인천미래에너지포럼'에서 '수소·암모니아 혼소발전 추진 현황' 발표를 통해 “석탄발전기에 암모니아를 혼소하면 발전 성능의 변화없이 대기오염을 줄일 수 있다"며 핵심 기술은 △혼소량에 따른 화염-연소 안정성 △질소산화물(NOx) 생성 저감 및 환경 최적화 △실증설비 구축안 및 혼소 시나리오라고 설명했다. 장 PD에 따르면 석탄발전기의 암모니아 혼소율을 높일 때 발열량은 대동소이하다. 총연료비와 킬로와트시(kWh)당 연료비는 1.3배 증가한 것에 비해 온실가스 감축량은 2배 증가해 경제지표보다 더 좋은 증가를 보였다. 보령 석탄발전 7·8호기(500MW×2)를 10년 운영 기준으로 할 경우 연료단가(톤당)는 석탄 100% 전소 시 12만6477원, 암모니아 10% 혼소 시 17만4507원, 암모니아 20% 혼소 시 22만2716원으로 나타났다. 온실가스 배출량(MWh당)은 각각 0.831톤, 0.748톤, 0.665톤으로 나타났다. 이에 따른 온실가스 감축량(연간)은 10% 혼소 시 52만톤, 20% 혼소 시 109만톤을 보였다. 현재 석탄발전소(초초임계압(USC)급 미분탄) 암모니아 혼소 기술개발은 USC 1GW 20%를 목표로 2027년 혼소 실증을 하고, 2028년 이후 상용화에 나설 계획인 것으로 알려졌다. 두산에너빌리티와 BHI는 혼소율 30%까지 파일럿 시험을 통해 110ppm(현 보일러 성능수준, 탈질설비 처리 후 15ppm 이하 배출) 이하의 성능을 달성했다. 향후 실증 방향은 혼소율 부문의 경우 20% 이상 달성을 위해 실 보일러에서 20% 혼소율 검증 후 파일럿 시험성능 검증 수준인 30%로 상향해 검증한다. 인프라 부문의 경우 청정수소발전시장 입찰 후 보일러 개조 비용 800억원과 암모니아 공급 인프라 구축 비용 2300억원이 필요할 것으로 예상된다. 대상은 중부발전 신보령#2호기와 동서발전 당진#9호기이다. 발전공기업 가운데 동서발전은 2027년 말까지 당진 #9호기 실증을 위한 제1 부두, 제1 저탄장 부지 3만톤급 탱크 2기 등 인프라를 구축할 계획이다. 중부발전은 2027년 말까지 신보령 #2호기 실증을 위해 보령 2부두 기능 변경, 3만톤급 탱크 2기를 구축한다. 남동발전은 영흥지역의 석유공사 암모니아 비축기지 건설과 연계한 암모니아 발전 계획을 수립하고 있다. 석탄발전의 암모니아 혼소를 위한 인프라 구축 비용은 신규 항만 7000억원(허브터미널 구축 시), 석탄 항만 개조 400억원, 저장탱크 3.5만톤 650억원, 기화기 2단 70억원, 이송배관 km당 30억원, 기존 보일러 개조에 500억~800억원이 소요될 것으로 추정된다. 장 PD는 “LNG 가스터빈의 수소 혼소율에 따른 부피 유량은 50% 혼소 시 LNG는 23% 감소하고 전체 유량은 154%로 증가했고, 100% 전소 시 부피 유량은 약 3.4배 증가한다"고 밝혔다. 질량 유량은 50% 혼소 시 LNG는 78.6%로 감소하고 수소 유량은 10%를 점유하며, 100% 전소 시 38%로 감소하는 것으로 나타났다. 장 PD는 암모니아 혼소에 대한 비판론도 있다는 점을 소개했다. 그린수소로부터 암모니아를 생산하고 재생에너지로 하버-보쉬(Haber-Bosch) 공정에 전력을 공급하는 것이 가능하지만, 경제성 있는 그린암모니아는 실험실 및 파일럿 프로젝트 외부에서는 거의 존재하지 않는다는 의견이 있다. 이에 대해 장 PD는 “많은 국가들이 신규 사업개발 및 인프라 구축에 투자를 추진해 2030년 이후부터 그린 수소 및 암모니아의 생산량이 지속적으로 증가할 것으로 분석되고 있다"고 말했다. 윤병효 기자 chyybh@ekn.kr

“미래에너지 정책의 핵심은 수소를 활용한 무탄소화 입니다. 수소는 무탄소이면서 24시간 발전원이자 연료로서 활용이 가능한 무탄소에너지원이 될 것 입니다." 조홍종 단국대학교 교수는 12일 인천 '홀리데이인인천송도' 호텔에서 열린 '2024 인천미래에너지포럼'에서 '글로벌 에너지 전환과 국내 정책방향을' 주제로 한 발표에서 이같이 강조했다. 그는 “탄소중립을 이행함에 있어서 수소가 미래 에너지원의 약 20%를 차지할 것이라는 국제에너지기구(IEA) 보고가 있었다"며 “탄소를 태울 수 없는 상황에서 새로운 열에너지를 공급할 원소로 수소가 각광받을 수 밖에 없는 상황"이라고 말했다. 조 교수는 “재생에너지가 주력 전원으로 증가될 것은 자명하지만 그 과정에서 변동성이 높고 간헐성의 특성으로 잉여전력이 발생하는 시간대가 생긴다"며 “이런 상황에서는 ESS(Energy Storage System)가 필수적인데 장주기 저장장치가 수소로 저장하는 방식이 될 것"이라고 전망했다. 건물, 가정, 산업에서 사용하는 열에너지는 탄소 이 외의 다른 에너지원을 찾아야 하는 상황에서 수소가 열에너지를 공급하고 수송연료로 사용가능한 풍부한 자원이 될 것이며 탄소중립을 달성하는데 큰 공헌을 할 것이라는 분석이다. 조 교수는 “수소는 용량에서 자유롭고 가장 긴 시간을 저장할 수 있는 새로운 에너지저장장치로 등장하게 된다"며 “전기가 우리 에너지 사용에서 차지하는 부분은 20% 정도이고 30%정도가 수송, 50%는 열에너지 사용"이라고 설명했다. 그는 또 “수소는 연료전지를 통한 발전과 대형 수소전소 터빈 개발을 통해 발전분야에서 탄소중립에 기여할 것"이라며 “산업분야에서도 수소환원제철이나 석유화학 산업의 이퓨얼(e-fuel) 등으로 진화해 탄소저감 산업화 할 것으로 보인다"고 내다봤다. 아울러 “수소는 운송수단에도 적용돼 수소차, 수소버스, 수소트럭 등을 넘어서서 장거리를 이동해야 하는 선박과 항공의 궁극적인 탄소중립 방안"이라며 “현재 –253℃에서 액화되는 특성을 해결하는 운송방법만 개발된다면 저장이송에 있어서 가장 풍부한 에너지원이 될 것"이라고 덧붙였다. 조 교수는 재생에너지를 통한 RE100을 보완하기 위해서도 수소에너지 활용이 필수라고 강조했다. 그는 “재생에너지의 공급지는 주로 태양이 강렬하게 내리쬐거나 바람이 거세게 부는 지역이거나 바다 한가운데일 가능성이 높다. 그렇다면 계통을 연결하는 비용이 향후에는 천문학적 비용으로 늘어나고 이에 대한 대책이 필요해질 것"이라며 “이러한 송배전망을 모두 연결하는 비용을 아끼고 절약하는 기술적 방안을 찾게 될 것이고 경제적이면서 안정적으로 전기 생산과 공급을 책임질 에너지원을 찾고 기술적으로 성숙시켜야 하는 과제가 산적해 있다. 수소에너지를 활성화해야 하는 이유"라고 주장했다. 그는 “탄소중립을 위한 기술적 요건만을 보면 향후 신규로 개발해야 할 기술이 절반을 차지하고 있다. 즉 기술적으로 탄소저감을 할 수 있는 현존하는기술은 사실 많지 않고, 앞으로 모든 저감에 신기술에 대한 불확실성이 존재한다"며 “재생에너지는 무탄소의 한 형태일 뿐이다. 수소를 포함해 마이크로 그리드와 분산형 에너지시스템을 구축하기 위한 SMR(Small Modular Reactor) 개발도 서둘러야 한다"고 강조했다. 조전력, 열, 수송 부문을 연계해 효율적 에너지 수급을 안정화하는 '섹터커플링(Sector Coupling)필요성도 강조했다. 조 교수는 “BESS(Battery ESS), 양수 등의 저장장치가 대용량 설치로 문제가 해결될 수 있으나 비용도 급격히 늘어날 것"이라며 “CCS(Carbon Capture Storage)도 화석연료와 커플링해 탄소저감에 사용이 가능하다. 다만, 지리적으로 제한이 없는 실시간 전력생산과 이를 통한 지리적 수급매칭과 수소나 열 생산까지도 가능한 방안 및 섹터커플링 등의 과학적 연구와 기술적 성숙을 통해서만 경제적이고 안정적인 탄소중립이 가능하다"고 설명했다. 전지성 기자 jjs@ekn.kr

“중동 산유국, 호주, 러시아 등 국가들이 청정수소의 이익을 고려해 본격적인 수출을 준비 중에 있다. 충분한 시장만 확보되면 저렴한 청정수소는 얼마든지 공급 가능하다고 본다." 김재경 에너지경제연구원 선임연구위원은 12일 인천 '홀리데이인인천송도' 호텔에서 열린 '2024 인천미래에너지포럼'에서 '국제 수소·암모니아 거래동향과 국내 대응방안'을 주제로 발표하며 청정수소의 미래에 대해 이같이 전망했다. 김 선임연구위원은 국제 수소경제 활성화가 에너지 교역의 패러다임도 바꿀 수 있다고 내다봤다. 석유나 천연가스 주산지인 중동을 중심으로 한 교역이 태양광, 풍력 등 재생에너지 주산지인 호주나 사하라 내륙 사막을 중심으로 바뀐다는 것이다. 그는 “재생에너지 전기를 수소로 액체화시켜 이송이 가능하다"며 “수소를 통해 재생에너지 전기를 수입할 길이 열린다"고 분석했다. 김 선임연구위원은 전 세계적으로 청정수소를 활성화하기 위한 정책이 이뤄지고 있다고 설명했다. 그는 “앞으로 세계 수소시장의 예상 시장규모는 기관마다 차이는 있지만 상당한 성장이 예견된다"며 “전 세계적으로 청정수소를 탈탄소화를 위한 중요한 수단으로 인식하고 있다"고 밝혔다. 국제에너지기구(IEA)에 따르면 지난 202년 연간 9500만톤으로 추정되는 세계 수소 시장 규모는 2030년까지 매년 6%씩 성장 연간 1억5000만톤 규모로 커질 것으로 전망된다. 그는 “국가별 청정수소 진흥 지원정책에 따라 민간에서도 대규모 투자가 진행되면서 1000여 건의 청정수소 생산 프로젝트가 진행 중"이라며 “현재까지 발표된 프로젝트가 현실화될 경우, 2030년 청정수소의 연간 생산량은 3800만톤에 달할 것으로 전망된다"고 분석했다. 이어 “청정수소 생산 프로젝트들 중 상당수는 자급자족을 넘어 수출 등 청정수소 교역이 목적"이라고 말했다. 글로벌 수소 교역은 호주가 성장 가능성이 가장 큰 것으로 분석된다. 김 선임연구위원에 따르면 호주는 아시아 시장과 뛰어난 접근성과 풍부한 재생에너지 자원을 바탕으로 2030년까지 예정된 수출량 기준 수출 연계 청정수소 생산 프로젝트의 절반을 차지할 것으로 보인다. 김 선임연구위원은 청정수소 운반체로 활용되는 암모니아의 장점도 소개했다. 그는 “액상 암모니아는 액화수소보다 동일 부피에서 수소저장 밀도보다 1.7배 높다"며 “이미 국제적 거래가 이뤄지고 있어 대규모 장거리 해운 운송에 유리하다"고 평가했다. 그러면서 청정수소의 운반체로서 당분간 암모니아가 주축을 이룰 것으로 전망했다. 전 세계 암모니아 생산 규모는 2019년 기준 약 1억8660만톤에 달한다. 에경연에 따르면 지난해 8500톤의 국내 수소 수요는 2030년 119만3000톤까지 늘어나고 2036년에는 327만1000톤까지 증가할 것으로 전망된다. 현재는 대부분 수소용이지만 2027년 이후에는 발전용이 주도할 것으로 보인다. 김 선임연구위원은 “수소 수요는 청정수소발전의무화제(CHPS)에 따른 발전용 청정수소 수요가 발생하는 2027년 이후 늘어난다"며 “2027년 이후 청정수소 공급이 본격화될 필요가 있다"고 말했다. 하지만 국내 생산 가능한 청정수소량에는 제한이 있다 보니 대부분 수입에 의존해야 할 상황이다. 김 선임연구위원은 국내 청정수소 생산량을 분석하면서 “2030년에 공급량의 약 80%에 가까운 청정수수와 암모니아를 해외에 의존할 수밖에 없다"고 설명했다. 이어 “발전용·산업용 수소 수요가 많은 여수광양만권, 부울경 등지에서 수소 환산망 구축을 위한 검토가 진행 중"이라며 “향후 천연가스처럼 전국단위 환산망 구축을 위한 검토를 확대할 필요가 있다"고 강조했다. 이원희 기자 wonhee4544@ekn.kr

“수소 시장은 2030년까지 400조원 이상으로 확대될 전망입니다. 우리가 원천기술을 확보하면 100조원 이상의 시장점유율을 가져갈 수 있습니다." 김진 인하대학교 에너지자원공학과 교수는 12일 인천 '홀리데이인인천송도' 호텔에서 열린 '2024 인천 미래에너지 포럼'에너 '탄소중립과 지중수소 생산 및 저장'을 주제로 한 발표에서 이같이 강조했다. 김 교수는 “에너지전환은 경제적 위험요인이 아닌 기회다. 특히 2050년 탄소제로 달성까지 194조원 달러(약 26경원)의 시장이 열릴 것"이라며 “재생에너지 등 무탄소에너지 시장은 계속해 확대될 것으로 전망된다"고 말했다. 김 교수는 “우리나라 기후변화 대응지수는 조사대상 59개국 중 56위"라며 “발전부문이 제일 큰 문제이며 이로 인해 11차 전력수급기본계획에서는 신재생에너지 발전 비중을 2023년 8.4%에서 2030년에는 21.6%까지 늘리기로 했다"고 말했다. 다만 김 교수는 “재생에너지를 활용한 무탄소에너지는 낮은 전기 저장 효율로 이를 저장, 운송할 수소 사용 확대가 필수"라며 “저장 효율이 높은 신개념 수소 생산 원천 기술 개발이 시급하다"고 주장했다. 김 교수는 이같은 기술의 일환으로 지중수소(천연수소)인 화이트수소, 오렌지수소 등을 활용하면 수소생산과 탄소광물화과 동시에 가능하다고 제시했다. 천연수소는 지구 지각 내에서 자연적으로 생성되는 수소로, 100년 이상 지질학 문헌에서 논의됐지만 실체가 확인되지 않아 생성, 이동, 분리 또는 지표면 아래에서의 축적에 대해 알려진 바가 거의 없다. 김 교수는 “오렌지 수소는 특정 지질적 조건에서 철과 물의 상호 작용을 통해 생성되는 독특한 수소"라며 “적절한 지질 형성에 물(CO2 함유 가능)을 주입해 수소가 생성되고 이산화탄소가 효과적으로 격리돼 에너지 생산과 환경 관리 간의 놀라운 시너지 효과를 보여준다"고 설명했다. 이어 “오렌지 수소 개발에 필요한 인프라는 기존 기술, 지식 기반과 연계돼 실현 가능하고 적응 가능한 솔루션"이라고 말했다. 김 교수는 “화이트 수소는 땅 속에 매장되어 있는 수소를 그대로 사용할 수 있고, 탄소가 전혀 없는 궁극의 친환경 에너지원"이라며 “특히 석유와 가스를 시추·생산할 때 사용하는 장비와 방법을 활용하면 저렴하게 공급도 가능하다. 그동안 천연 수소의 실체가 확인되지 않았으나 최근 프랑스, 미국, 러시아, 호주 등지에서 수소 매장 층이 대거 발견되면서 우리나라를 비롯한 전 세계의 기업들이 적극적으로 채굴에 나서고 있다"고 설명했다. 그는 “감람석은 열수에 의해 사문석화 되면서 사문석, 브루사이트 (brucite)와 자철석 (magnetite)을 형성하고 이 과정에서 수소가 생산된다"며 “이때 열수 내에 다량의 이산화탄소가 존재한다면 마그네사이트(magnesite)가 함께 형성된다. 휘석은 열수에 의해 사문석화 되면서 사문석, 자철석, 석영(quartz)이 형성되고 이 과정에서 수소가 생산된다"고 말했다. 이어 “주입될 물 내에 다량의 이산화탄소가 존재한다면 이것은 수소 대신 CH4 을 형성할 가능성이 있다"며 “수소 생산과 이산화탄소 주입의 시간차 필요하고 물이 들어가기 용이한 단층이나 절리로 형성돼야 한다"고 밝혔다. 김 교수는 “매장량과 생산량은 정확하게 측정하기 어려우나 생산량은 매년 생산하는 9000만 톤보다 더 많을 것으로 추정된다"며 “매장량의 경우 원유의 매장량과 경제성을 조사할 때 사용하는 시스템을 통해 추정하면 매장된 천연수소의 10%만이 경제성이 있을 것으로 보이며 그 양이 약 1조 톤에 이를 것으로 추정된다"고 말했다. 이어 “무엇보다 천연수소는 다양한 지질학적 반응을 통해 생성되기 때문에 탄소가 전혀 없는 궁극의 친환경 에너지원인 데다 석유와 가스를 시추·생산할 때 사용하는 장비와 방법을 활용하면 저렴하게 공급할 수 있다"고 강조했다. 전지성 기자 jjs@ekn.kr

“암모니아를 수소로 전환하는 기술인 크레킹 기술을 개발하는 것이 수소경제 활성화를 위한 핵심 과제다." 정운호 에너지기술연구원 책임연구원은 12일 인천 '홀리데이인인천송도' 호텔에서 열린 '2024 인천 미래에너지포럼'에서 '수소화합물 엔지니어링 및 크레킹 기술'을 주제로 발표하며 암모니아 크래킹 기술 개발의 중요성을 강조했다. 정 연구원 발표에 따르면 암모니아는 직접 에너지를 생산하거나 수소를 운반하는 데 쓰이는 에너지원 중 하나다. 수소보다 저장하기 쉽지만 에너지로 사용하기에는 수소보다는 상대적으로 부적합한 것으로 알려졌다. 이에 따라 암모니아를 직접 전기를 생산하는 등 에너지로 쓰기보다는, 수송·저장용으로 쓰다가 수소로 재생산해 에너지로 사용하는 방안이 널리 논의되고 있는 상황이다. 이는 정 책임연구원이 암모니아를 수소로 전환하는 기술 개발의 중요성을 강조한 배경이다. 또한 암모니아로 전환하면 액화수소보다 1.7배 더 많은 양을 운송할 수 있는 것으로 알려졌다. 정 책임연구원은 이날 포럼에서 발표를 통해 청정수소를 암모니아로 합성하고 다시 청정수소로 활용하는 방안을 구체적으로 설명했다. 먼저 태양광, 풍력, 수력 등 재생에너지에서 수전해를 통해 청정수소를 생산한다. 이후 그린암모니아로 합성하는 과정을 거쳐 그린암모니아 상태로 해상운송한다. 해상에서 운송된 그린암모니아는 저장창고에 저장하고 이후 암모니아를 분해해 청정수소를 추출한다. 추출한 청정수소는 석탄·가스 혼소발전, 수소충전소, 연료전지 발전 등에 쓰인다. 하지만 현재 중간에 암모니아를 분해해 청정수소를 추출하는 기술이 공백 상태다. 정 책임연구원은 국내 암모니아 크래킹 기술은 카이스트, 한국화학연구원, 원익머트리얼즈, 파나시아, 포스코, 두산에너빌리티 등에서 개발 중이라고 밝혔다. 관련 주요 국책과제 수행현황도 소개했다. 카이스트와 현대 등이 참여한 암모니아(NH3) 분해 수소 생산·정제 시스템 개발 사업은 지난 2018년 6월부터 2021년 5월까지 진행됐다. 여기에 산업통상자원부 예산 57억원이 투입됐다. 암모니아 기반 청정수소 생산 플랜트 실증화 기술 개발 사업은 롯데정밀화학 등이 참여해 지난 2021년 11월 시작, 내년 10월 말까지 진행된다. 산업부는 이 사업에 282억5400만원을 지원했다. 한국남부발전은 암모니아 기반 고순도 수소생산 통합시스템 제어로직 개발 사업을 수행 중이다. 이 사업은 이산화탄소 배출이 없는 암모니아 기반 수소생산 시스템 개발 및 연료전지 연계 운전 사업으로 꼽힌다. 연료전지란 수소를 이용해 전기를 생산하는 발전설비를 말한다. 국외에서도 암모니아 크레킹 기술 개발이 한창이다. 끝으로 정 책임연구원은 “청정암모니아는 농업과 에너지산업에서 혁명을 가져올 에너지원"이라고 강조했다. 이원희 기자 wonhee4544@ekn.kr

석탄발전소가 위치한 서해, 남해, 동해에 암모니아 인수기지가 구축될 예정인 가운데, 암모니아는 수소보다 밀도가 높다는 장점이 있지만 독성과 폭발 위험이 있어 액화천연가스(LNG) 저장탱크 수준의 방호시설이 필요하다는 지적이 나왔다. 정승호 아주대 환경안전공학과 교수는 12일 인천 홀리데이인 인천송도 호텔에서 열린 '2024 인천 미래에너지 포럼'에서 '암모니아 저장탱크 안전성 기술' 발표를 통해 “정부는 제10차 전력수급기본계획에 따라 온실가스 감축 및 탄소중립 실현을 위해 기존 석탄발전 및 LNG발전에 대해 각각 연료로 암모니아, 수소의 혼소를 추진할 예정"이라며 “전체 발전량 대비 2030년 2.1%, 2036년에는 7.1%로 확대될 것"이라고 설명했다. 이날 정 교수 발표에 따르면 해외에서 생산된 수소는 운송 효율을 높이기 위해 액화 또는 암모니아 방식으로 운송될 가능성이 높다. 수소는 우주에서 가장 가벼운 물질로, 이를 액화하려면 섭씨 영하 252.7도(℃)로 낮춰야 해 많은 에너지가 소모된다. 이에 비해 암모니아는 영하 33도로만 낮추면 돼 액화 방식보다 선호되고 있다. 우리나라는 한국가스공사가 충남 당진에 10만톤 규모의 액화수소 인수기지 구축을 계획하고 있다. 암모니아 인수기지는 석탄발전소가 위치한 서해, 남해, 동해 지역에 구축 계획 중이다. 암모니아의 장점은 액화수소보다 동일 부피에서 1.7배 높은 수소 저장 밀도를 가지며, 수소보다 압력 8.5바(bar)와 영하 33도의 조건에서 쉽게 액화가 가능하다. 또한 기존에 상용화된 암모니아 저장·운송 인프라의 활용이 가능해 경제적인 수소 저장·운송이 가능하며, 석탄발전소의 탈탄소화 수단으로서 암모니아를 무탄소 연료로 혼소 또는 연료 전환으로도 활용이 가능하다. 하지만 암모니아는 폭발 위험성과 독성이 있다는 단점이 있다. 암모니아는 폭발 범위 15~28%인 가연성 가스이며, 허용농도 TLV-TWA 25ppm, 대피기준 농도 150ppm, 악취기준 농도 1ppm인 독성가스이다. 동 및 동합금에 대해 부식성을 가지며, 액체 암모니아에 피부가 노출될 시 동상 또는 염증 위험성도 있다. 암모니아 사고 유형으로는 △누출 후 확산 △액면 화재 △증기운 화재 및 폭발 △BLEVE(비등액체팽창 증기 폭발) 등이 있다. 1992년 세네갈에서 암모니아 폭발사고로 129명이 사망하고 1150명이 부상당했으며, 2022년 인도에서도 폭발사고로 근로자 3명이 사망했다. 우리나라는 2014년 남양주에서 암모니아 누출로 폭발이 일어나 1명이 사망하고 3명이 부상당했다. 사고 원인은 유니트쿨러 코일 부분에서 발생한 핀홀에서 암모니아가 누출돼 급속동결실 내부가 폭발하한인 15%를 초과해 폭발 분위기가 형성됐으며, 비방폭 전기 또는 기계적 마찰로 인해 스파크가 발생한 것으로 추정된다. 암모니아 유출 실증실험에서는 탱크에서 최대 122프사이(psi)의 무수 암모니아가 대량으로 방출된 상황을 분석한 결과, 밀도가 높은 가스가 무수 암모니아의 초기 거동 및 이동을 지배한다는 사실과 높은 풍속에서 무수 암모니아가 즉시 공기와 혼합돼 바람에 따라 이동하는 것이 관찰됐다. 2022년 에어프로덕츠가 고압에서 액화 암모니아가 배관에서 방출될 때를 분석한 실험에서는 암모니아는 서로 다른 상류 압력에서 좁은 면적의 오리피스에서 방출돼 액체 88%, 기체 12%의 2상 유체로 방출됐음이 확인됐다. 실험 모두 방출 지점에서 50m까지 1100ppm 이상의 암모니아 농도가 감지됐으며, 방출압력이 높을 수록 암모니아 확산거리가 길다는 것이 관찰됐다. 누출 시 확산을 막아줄 수동적 완화장치로는 △고임목 △내화설비 △방류벽 △비산방지실드 △이중벽 용기 △이중 배관 △지중/지하용기 △지하배관시스템 등이 있다. 능동적 완화장치로는 △가스감지기 및 자동차단 밸브 △감지기 및 펌프중단 △고정식 소화설비 △과류방지밸브 △릴리프밸브/파열판 △방호수막/물분무(Water curtain) △ACQC(Automatic Clean Quick Coupler System) △Break away safety system 등이 있다. 정 교수는 “암모니아는 독성이자 가연성 물질로 사고 발생시 확산으로 인한 중독, 화재 및 폭발 등 사고유형이 다양하고, 위험성 평가 시 고려해야 할 사항이 많다"며 “에너지안보 측면에서도 석탄발전소 밀집 구역에 설치될 암모니아 터미널은 미사일 포격 범위에 위치해 있기 때문에 터미널에 대한 안전성 확보 방안이 필요하다"고 말했다. 이를 위해서는 암모니아 탱크도 LNG 탱크 수준의 고강도 콘크리트 외조를 적용하는 방안이 필요하다고 정 교수는 강조했다. 윤병효 기자 chyybh@ekn.kr

환경부와 국립환경과학원이 현재 9개 시스템에 분산된 불 관리 관련 정보를 한곳에서 확인할 수 있는 '국가 통합물관리정보플랫폼'을 구축한다고 12일 밝혔다. 현재 물 관련 정보는 9개 시스템에 흩어져 있어 관련 정보를 한눈에 보기 어렵고 세부 정보를 확인하려면 일일이 개별 시스템에 접속해야 하는 번거로움이 있었다. 시스템별로 기초자료 형식이 일치하지 않고 물 관련 통계나 국가 정책 자료 등 유사한 내용이 중복으로 게재된 경우가 있어 정보 관리의 효율성도 떨어졌다. 환경부는 분산된 물 관련 시스템을 통합하기 위해 지난 2016년 6월부터 2022년 10월까지 국가 통합물관리정보플랫폼 구축을 위한 정보화전략계획을 수립했고 올해 34억원의 예산을 투입해 물 관련 정보 형식을 표준화하는 작업에 들어갔다. 내년 물환경정보시스템과 국가수자원관리종합정보시스템의 통폐합을 시작으로 2028년까지 9개 시스템을 통합하고 물 관리 정보에 대한 융복합 서비스를 제공하고자 지속해서 기능을 개선할 방침이다. 구축 사업이 완료되면 우리 동네 수질부터 수생태계, 수자원, 상·하수도 등 모든 물 관련 정보를 하나의 홈페이지에서 지리정보를 기반으로 한눈에 확인할 수 있게 된다. 이승환 환경부 물이용정책관은 “통합된 물관리 정보를 한곳에 구축하여 국민은 더욱 편리하게 물 관련 정보를 확인할 수 있고 정부는 더 효율적으로 일할 수 있는 시스템을 구축할 계획"이라며 “물관리 기관 간 협업을 통해 정보 접근성을 높이고 통합 물 정보 분석·활용이 가능한 국민 맞춤형 플랫폼을 구축하겠다"고 말했다. 이원희 기자 wonhee4544@ekn.kr

2027년 청정수소 사용 본격화에 앞서 국제 수소, 암모니아 거래 동향을 살펴보고 이에 대한 대응방안 및 기술적 생산·활용방안에 대해 심도있게 논의하는 정보교류의 장이 마련됐다. 인천광역시(인천테크노파크)가 주최하고 한국가스기술공사·한국남동발전·한국석유공사·H2KOREA·인하대·에너지경제신문이 공동 주관한 '2024 인천미래에너지포럼'이 12일 홀리데이인송도 호텔에서 에너지업계, 학계, 전문가, 지자체 등 관계자 100여명이 참가한 가운데 성대하게 열렸다. 이날 포럼에서는 탄소중립 실현을 위한 수소와 암모니아의 필요성과 역할, 그에 따른 대비책 등이 심도있게 논의됐다. 탄소중립 달성을 위해서는 발전부문에 수소와 암모니아 사용이 필수적인 가운데 우리나라도 2027년부터 청정수소 사용이 본격화될 예정이다. 우리나라는 수요의 80%를 해외 수입에 의존할 수밖에 없는 가운데, 효과적이고 효율적으로 국내에 공급하기 위해서는 천연가스처럼 전국단위 수소 환산망을 구축할 필요가 있다는 의견 등이 이번 포럼에서 제시됐다. 포럼에서 황효진 인천광역시 글로벌도시정무부시장은 개회사를 통해 “에너지 대전환은 미래 세대를 위해 우리 세대가 반드시 가야 할 길"이라며 “이를 위해 인천시는 수소버스 보급, 액화수소 생산 및 충전소 구축과 청정수소발전 입찰시장 및 11차 전력수급기본계획에 적극 대응함으로써 수소 선도도시로 도약하겠다"고 밝혔다. 축사에 나선 김범수 산업통상자원부 수소경제정책과장은 “정부는 올해를 수소 원년으로 삼고 청정수소 인증제 및 청정수소발전 입찰시장을 통해 경쟁력 있는 시장 확대, 생태계 활성화를 도모할 것"이라며 “정부는 해외 생산 거점망 확보와 국내 도입 인프라 구축을 지원할 것"이라고 말했다. 본격적인 주제발표는 △미래에너지 추진 배경 및 정책 △미래에너지 기술동향 △수소 및 암모니아 사업 추진사례 및 계획 등 총 세가지 세션으로 나눠 진행됐다. 조홍종 단국대 경제학과 교수는 '글로벌에너지전환과 국내 정책방향' 발표를 통해 “미래에너지 정책의 핵심은 수소를 활용한 무탄소화"라며 “수소는 무탄소이면서 24시간 발전원이자 연료로서 활용 가능한 무탄소에너지원이 될 것"이라고 말했다. 조 교수는 이어 “수소는 연료전지를 통한 발전과 대형 수소전소 발전을 통해 발전분야에서 탄소중립에 기여할 것"이라며 “산업분야에서도 수소환원제철이나 이퓨얼(e-fuel) 등으로 산업의 탄소저감에 기여할 것으로 보인다"고 진단했다. 김재경 에너지경제연구원 선임연구위원은 '국제 수소·암모니아 거래동향과 국내 대응방안' 발표에서 “국내 청정수소발전이 2027년부터 가동되기 때문에 청정수소 공급도 그때부터 본격화될 필요가 있다"며 “중동 산유국, 호주, 러시아 등 국가들이 청정수소의 이익을 고려해 본격적인 수출을 준비 중에 있다. 충분한 시장만 확보되면 저렴한 청정수소는 얼마든지 공급 가능할 것"이라고 말했다. 에경연은 국내 수소 수요가 작년 8500톤에서 2030년 119만3000톤, 2036년 327만1000톤까지 증가할 것으로 전망했다. 김 선임연구위원은 “발전용·산업용 수소 수요가 많은 여수광양만권과 부산·울산·경남 등지에서 수소 환산망 구축을 위한 검토가 진행 중"이라며 “향후 천연가스처럼 전국단위 수소환산망 구축을 위한 검토를 확대할 필요가 있다"고 강조했다. 황석민 롯데정밀화학 부문장은 '암모니아 운송, 수입, 공급망 구축전략' 발표를 통해 “롯데케미칼은 울산 산업단지 등 국내 암모니아·수소 수요증가에 맞춰 단계별로 인프라를 구축할 것"이라며 “네덜란드·이집트 ·싱가포르·미국·캐나다 등 주요국을 연결하는 암모니아 인프라 공급망을 구축할 것"이라고 밝혔다. 한편 포럼에 앞서 인천광역시, 인천테크노파크, H2KOREA, 한국가스기술공사, 한국남동발전, 한국석유공사 등 6개 기관은 '인천광역시 미래에너지 산업 활성화 및 전문기업 육성을 위한 업무협약' 체결식을 가졌다. 윤병효 기자 chyybh@ekn.kr