청정수소의 의미와 조달방법, 암모니아의 중요성과 관련 기업들

 

청정수소 시대 진입

‘23년말 청정수소에 대한 국내 기준이 공식적으로 만들어진데 이어 ’24년에는 청정수소 발전시장이 개설될 예정으로 청정수소 시대에 본격 진입하고 있다. 청정수소란 무엇이며 향후 청정수소 시대에서 암모니아가 주목받는 이유와 중요성에 대해 알아보자.

 

청정수소란?

 

수소는 탄소중립을 실현시켜줄 중요 에너지원으로 차량 및 발전용 연료를 비롯해 화학, 금속 등 다양한 산업 분야에서 사용될 수 있으며, 현재 주류를 차지하고 있는 그레이수소가 청정수소로 대체된다면 사회 전반의 CO2 배출량을 크게 줄일 수 있다.

 

청정수소는 수소 생산 과정에서 온실가스 배출이 없거나 적은 수소를 말하며, 생산 과정에 따라 그린수소, 블루수소 등 색깔을 붙여 표현한다. 한국은 ‘24년 세계 최초로 청정수소 발전 입찰시장을 개설할 계획이며, 석탄-암모니아 혼소, LNG-수소 혼소 등 다양한 수소발전 연료로 청정수소 이용을 요구하고 있다.

 

현재 국내는 그레이수소 위주로 생산되고 있어 청정수소 공급량이 전무하지만, ‘30년에는 발전·수송·산업 등에서 80만톤 이상의 청정수소가 필요할 전망이다.

 

 

1. 청정수소 조달 방법

국내는 일조량, 풍속 등 제반자원이 부족하여 청정수소 생산 여건이 불리한 만큼 일정부분 해외로부터의 수입이 필수적이다. 한국은 재생에너지 여건이 좋지 않은데다 수전해 기술도 글로벌 선도국 대비 4~7년 뒤져 있어 그린수소 생산비용이 세계에서 가장 높은 국가 중 하나이기 때문이다.

 

정부는 부족한 제반 여건을 감안하여 ‘30년까지 국내 수소 수요의 50%를 수입으로 충당하고자 하며, 수소 생산기지 조성 등 자체 생산 기반도 마련할 계획이다. 현재 국내에서 정부 주도로 추진하고 있는 청정수소 생산 프로젝트는 규모가 작아 운송용 일부 수요를 충당하는 수준에 그칠 전망이다.

 

 

청정수소 수요의 대부분을 차지하는 발전용은 경제성 및 조달 안정성을 고려 하여 해외 현지에서 생산되어 국내 도입을 추진하는 방식으로 진행될 예정이다. 친환경 전력 생산을 위해 대규모 청정수소를 안정적으로 조달하는 것이 중요하며, 정부는 ‘23~’26년 해외 청정수소 생산시설 구축 시범사업을 추진할 계획이다.

 

2. 암모니아의 중요성

청정수소의 국내 도입을 위해서는 저장 및 운송 문제를 먼저 해결해야 하며, 기술 성숙도 및 기존 인프라 활용면에서 암모니아가 현실적인 대안으로 평가된다. 장기적으로 액화수소 등 여러 옵션이 늘어날 수 있으나 중단기적으로는 기술 안정성, 기존 인프라(LPG) 호환 등으로 인해 암모니아가 수소 캐리어로 주목받고 있다.

 

‘30년까지 발표된 글로벌 청정수소 수출 프로젝트의 약 80%는 암모니아 형태로 운반 (IEA, ’23)되며, 액화수소나 LOHC는 아직 기술적으로 안정화 단계에 도달하지 못했다. 암모니아는 LPG와 보관 조건이 비슷하기 때문에 인프라 호환성이 높으며, 현재 운항 중인 LPG 운송용 선박은 거의 대부분 암모니아도 운송이 가능하다.

 

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3. 암모니아로부터 시작될 청정수소 시대 

암모니아는 친환경에너지로의 전환을 도와줄 중요 청정연료 중 하나로 기존 발전원의 기후변화 적응과 수소경제로의 경제성 있는 접근을 지원할 수 있다. 암모니아는 액화수소 등에 비해 상대적으로 상용화가 용이한 과도기적 기술로서 수소의 원활한 저장과 운송을 도와 청정수소의 도입가격을 낮출 수 있다.

 

또한 석탄에 암모니아를 혼합하여 전기를 생산하는 석탄-암모니아 혼소 발전은 석탄 발전의 좌초자산화를 막는 한편 안정적인 전력 공급과 온실가스 감축에 기여할 수 있다. 향후 암모니아의 주요 활용처는 발전이지만, 이산화탄소를 배출하지 않는 무탄소 에너지원의 특성을 살려 해운, 모빌리티 등에도 점진적으로 이용이 확대될 전망이다.

 

 

수소경제의 마중물로서 암모니아의 역할이 중요하며, 한국은 해외 주요국과의 적극적인 협력을 통해 청정수소 시대를 앞당길 필요가 있다. 올해 청정수소 인증제, 청정수소 발전시장 등이 본격적으로 시행되면서 기존 그레이 수소 중심으로 이루어졌던 수소 생태계가 청정수소 중심으로 점차 변화할 전망이기 때문이다.

 

4. 암모니아로부터 시작될 청정수소 시대 

기존 암모니아의 가장 큰 수요처인 비료업계에서 시범적으로 블루 암모니아를 국내에 도입한 바 있으며, 화학업계에서도 신사업으로 검토하고 있다. 롯데케미칼은 석탄-암모니아 혼소 발전을 대비하여 미국 및 말레이시아 등을 중심으로 암모니아 도입을 추진하고 있으며, 미국 내 청정 암모니아 생산 및 국내 도입을 위해 美 CF인더스트리스와 전략적 협력 중이다.

 

 

정유·가스 등 에너지업계에서 신규 수익원으로 암모니아 등 청정수소 도입을 추진하고 있다. S-Oil은 사우디 아람코와 저탄소 암모니아 구매 의향서(LOI)를 체결(‘23.10)했으며, 아람코는 저탄소 암모니아를 생산하고 S-Oil은 이를 수입해 수소로 전환한 후 자체 온실가스 저감 및 연계사업에 활용할 계획이다.

 

철강·비철 등 전력 다소비 기업을 비롯해 발전업계에서도 온실가스 감축을 위해 청정 암모니아 도입에 적극적으로 나서고 있다. 비철금속 제련업체인 고려아연은 한화임팩트, SK가스와 함께 ‘한국-호주 수소 컨소시엄’을 결성(‘23.7)하고, ‘30년까지 연간 100만톤 이상의 그린 암모니아를 호주 에서 한국으로 보내는 공급망 구축을 검토 중이다.

 

 

국내외 암모니아 수요 증가에 대응하여 해외 생산을 위한 플랜트 건설, 암모니아 수송 및 암모니아 추진선 등 연관 산업에서도 참여가 확대되고 있다. HMM은 롯데정밀화학과 함께 암모니아 해상 운송 및 암모니아-메탄올 벙커링 업무협약을 체결(‘23.4)했으며, 롯데정밀화학은 친환경 암모니아·메탄올을 확보하고 HMM은 친환경 선박 등을 활용해 암모니아의 해상 운송을 맡은 바 있다.