▲일본가스협회의 e-메탄(합성메탄) 공식 로고.
수소 운반체로 합성메탄이 주목받고 있다. 암모니아는 독성이 있어 내륙 운송이 쉽지 않은 반면 합성메탄은 그린수소와 포집 탄소를 결합해 만들어 독성도 없고 기존 천연가스 인프라를 그대로 사용할 수 있다. 일본, 미국, 유럽이 합성메탄 사업에 본격 착수한 가운데 우리나라도 본격적인 관심을 보이고 있다.
16일 수소업계에 따르면 전날 한국가스공사가 개최한 제1회 KOGAS 포럼에서 최연혜 사장은 “e-메탄과 관련해 도쿄가스와 MOU를 맺고 있다"며 “e-메탄은 기존 인프라와 시스템을 계속 활용할 수 있다"고 말했다.
e-메탄은 수소 운반체로서 합성메탄을 말한다. 재생에너지로 만든 그린수소와 포집한 탄소를 결합해 생산한다. 가스공사가 수소 운반체로 액화수소가 아닌 합성메탄 방식을 외부에서 언급하기는 처음으로 알려졌다.
탄소중립을 위해서는 수소 활용이 필수적인데, 우리나라와 일본과 같이 재생에너지 환경이 부족한 지역에서는 수소를 수입해 써야 한다. 수소는 우주에서 가장 가벼운 물질이기 때문에 운송이 상당히 까다롭다. 현재 기술로 유력한 수소 운반체는 액화수소, 암모니아, 합성메탄이다.
액화수소는 섭씨 영하 253도(℃)까지 낮춰 운송해야 해 높은 비용 발생으로 경제성이 떨어진다는 평가를 받고 있다. 암모니아는 섭씨 영하 33도로만 낮추면 되고 액화석유가스(LPG) 인프라를 활용할 수 있다는 장점이 있지만 독성이 있어 내륙 운송이 힘들다는 단점이 있다.
이에 비해 합성메탄은 그린수소와 포집한 탄소를 결합해 천연가스인 메탄으로 만들기 때문에 독성도 없고 LNG 선박, LNG 터미널, 도시가스 시설 등 기존 천연가스 인프라를 그대로 활용할 수 있다.
당초 가스공사는 2029년까지 해외로부터 액화수소 10만톤을 수입할 계획이었다. 하지만 최근 재정여건 악화와 액화수소 방식 자체의 경제성 하락 때문에 실현성은 상당히 떨어진 상황이다. 가스공사가 기존 인프라를 그대로 활용할 수 있는 합성메탄 방식을 적극 검토하게 된 계기도 여기에 있다.
일본과 미국, 유럽 기업들은 연합을 맺고 합성메탄 프로젝트를 시작했다. 지난 3월 19일 일본의 미쓰비시·오사카가스·도쿄가스·토호가스와 프랑스 엔지·토탈에너지스, 미국 셈프라, 벨기에 테스 등 8개사는 합성메탄 사업을 추진하는 'e-NG' 연합을 창설했다.
테스에 따르면 합성메탄은 그린수소와 재활용된 CO₂를 니켈 촉매와 함께 약 400°C의 온도에서 고압으로 처리해 만든다. 프랑스 화학자 폴 사바티에(Paul Sabatier)가 1897년에 이 기술을 개발해 1912년 노벨상을 수상했다. 화학 방정식은 'CO₂ + 4H2 → CH4 + 2H2O'이다.
절반은 합성메탄, 절반은 물이 만들어 지는데 이 물은 전해조로 재활용된다. 메탄화 과정에서 발생하는 에너지의 약 78%는 합성메탄이 되고, 나머지는 열로 방출되는데 이 열을 재활용함으로써 전체 효율을 80% 이상으로 끌어 올릴 수 있다고 테스는 설명했다.
최근 테스는 1억4000만유로(약 2078억원) 녹색금융을 조달했으며, e-NG 연합을 통해 북미와 중동에서 생산 파이프라인 건설 및 독일에 녹색에너지 허브를 개발 중이라고 밝혔다.
합성메탄은 수소와 탄소의 기원이 어디냐에 따라 의미가 완전 바뀌기 때문에 이를 잘 고려한 사업 개발이 필요하다는 지적이다.
박철완 서정대 스마트자동차학과 교수는 “합성메탄을 만드는 수소와 탄소는 비화석연료 기원일 때만 의미가 있다"며 “공기 중 탄소는 기원이 섞여 있으니 사용해도 괜찮지만, 화석연료 크래킹 공정 중 발생한 탄소를 포집해 쓰는 것은 환경적으로 유효하지 않다"고 설명했다.
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