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암모니아, 저탄소 수소 수출 프로젝트 대부분 차지

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암모니아, 저탄소 수소 수출 프로젝트 대부분 차지

암모니아가 우수한 기술적 특성으로 수소 수출 프로젝트의 대부분을 담당하고 있다. 사진=우드맥켄지이미지 확대보기
암모니아가 우수한 기술적 특성으로 수소 수출 프로젝트의 대부분을 담당하고 있다. 사진=우드맥켄지

암모니아가 현재 수소 수출 프로젝트의 대부분을 차지하고 있다.

글로벌 수소 공급 프로젝트 진행 상황을 추적하는 우드맥켄지의 수소프로젝트 트래커에 따르면 현재까지 중동, 호주, 중남미, 아프리카 등에서 발표된 100개 이상의 저탄소 수소공급 프로젝트 대부분이 수출용으로 보고됐다.

제안된 용량의 85% 이상이 암모니아와 수소를 어느 정도 포함하고 있으며, 암모니아는 수출용이고 나머지는 수소로 주로 내수용이다.

암모니아는 현재 에너지 밀도, 검증된 합성 기술, 기존 공급망, 탈탄산화를 추진할 수 있는 잠재력 등 세 가지 이유로 수소 수출에 선호되고 있다.

암모니아의 에너지 밀도, 수소의 효율적 수송 가능


이론의 여지없이, 수소 무역의 가장 큰 기술적 도전은 정상적인 온도와 압력에서의 순수한 부피이다. 이는 수소(일반적으로 200bar 이상)를 압축하여 파이프라인이나 탱크를 통해 선박으로 수송함으로써 극복할 수 있다. 그 대신 수소는 -253℃로 온도를 낮춰 정상 조건에서 부피의 800분의 1로 줄여 액화할 수 있다.

액체 형태의 암모니아(NH3) 등 수소 운반체를 비교적 낮은 압력에서 사용할 경우 에너지 밀도가 압축수소의 3, 액화수소의 1.5배라는 장점이 있다. 그러므로 암모니아를 사용하여 수소를 장거리 수출하는 것은 같은 양의 에너지를 운반하는 선박의 수가 훨씬 적게 된다.

검증된 합성 기술과 기존 공급망 제공

암모니아의 합성, 저장, 운송은 잘 확립된 산업이다. 암모니아 시장은 연간 약 18000만 톤(Mtpa)이며, 대부분 요소나 질산암모늄과 같은 비료의 생산과 통합되어 있다. 암모니아의 해상 무역은 현재 약 20Mtpa이며, 세계 규모의 암모니아 공장은 약 2Mtpa이다.

반면 압축수소를 실은 선박은 아직 상용화에 이르지 못했으나 압축수소는 트레일러 실린더를 통해 이동한다.

제안된 가장 큰 액체 수소 발전소는 15-30,000 tpa 범위이며 건조 중인 유일한 액체 수소선인 가와사키 중공업의 선박은 약 100톤의 저장 용량을 가지고 있다. 수소화·탈수소 공정용 톨루엔·메틸사이클로헥산 시스템 등 액체유기수소운반선(LOHC)도 시범 운영됐지만 아직 기술 발전이 덜 됐다.

메탄올은 청정 연료뿐만 아니라 운반체로 사용될 수 있는 또 다른 잠재적 수소 유도체이다. 그러나 탄소 함량 때문에 후자와 관련된 몇 가지 배출물이 있다.

모든 종류의 수소 운반체 기술은 계속 발전하겠지만, 이미 규모에 맞는 암모니아 공급망은 존재한다.

탄소 제거 용이


저탄소 암모니아도 탈탄산화의 잠재적 연료로 인식되고 있다. 그것은 기존 부문의 회색 암모니아나 다른 화석 연료를 대체할 수 있고 새로운 부문에서도 잠재적인 성장을 제공한다.

일본과 독일과 같은 핵 기피 국가들은 특히 암모니아를 발전소에 사용하는 것에 열심이고, 한국은 석탄 사용의 20%를 대체하여 암모니아를 화력발전소에 혼합할 계획을 발표했다. 난방 분야에서도 열펌프의 청정 열교환기 역할을 하는 등 암모니아 역할이 커지고 있다.

암모니아도 수송에 역할을 할 수 있다. 이는 특히 해양 벙커링 분야에서 해당되며, 엔진 제조업체들은 국제해사기구 탄화제거 목표를 달성하기 위해 암모니아를 포함한 이중 연료를 사용하는 선박용 내연기관을 개발한다.

고온에서 고체산화물 전해체를 사용하는 암모니아 연료전지가 수소와 비슷한 성능을 낼 수 있다는 주장도 있다.

그리고 수소 저장 장소가 부족하기 때문에 암모니아는 에너지 저장의 상업적 매개체로 떠오를 수 있다.


정대민 글로벌이코노믹 기자 jmjeong@g-enews.com