에너지 산업에서의 암모니아 밸류체인 부각

- 친환경 기술 우위 확보를 위한 암모니아 분야 투자 필요 -

□ 과학기술정보통신부 산하 한국기계연구원(원장 박상진, 이하 기계연)은 그린 암모니아 관련 기술을 수소 에너지 운반 등 다양한 에너지 신산업의 미래 유망 아이템으로 분석했다.

□ 기계연은 암모니아 생산/수소추출 및 수소저장/활용기술의 밸류체인을 담은 기계기술정책 제108호 ‘무탄소 에너지원으로서의 암모니아 기술의 부상 및 시사점’을 발간하고, 국가 차원의 암모니아 밸류체인 확보를 위한 투자가 필요할 것으로 전망했다.

□ 글로벌 시장 조사 기관인 Markets and Markets에 따르면 글로벌 암모니아 시장은 2020년 1,100만 달러에서 2030년 8억 5,200만 달러로 급격하게 성장할 것으로 전망했다. 암모니아 시장의 연평균 성장률은 54.9% 수준이며 암모니아 밸류체인 기술의 중요성이 강조되고 있다.

□ 탄소중립과 수소 경제의 확대 등의 이슈가 맞물리면서 한국은 물론 일본, EU 등 세계 주요 국가들이 암모니아 기술에 대해 주목하고 있으며, 암모니아 활용 산업 육성을 위한 정책 및 그린 수소 연계 암모니아 기술 확보에 역량을 집중하고 있다.

□ 일본은 호주가 보유한 풍부한 태양광·지하자원을 활용하여 수소를 생산하고 이를 액상 암모니아로 저장하여 운송하는 실증과제도 진행하고 있다. 독일은 액상 암모니아의 기술개발을 실증하고 암모니아 발전 정책을 집중 추진하고 있다.
 
□ 우리나라도 수소의 저장 방법 중 하나인 액상 암모니아 기술개발을 추진하고, ‘수소·암모니아 발전 실증 추진단’을 발족하는 등 다양한 노력을 기울이고 있다. ‘수소 암모니아 발전 실증 추진단은 산업부와 전력공기업·민간기업이 참여하고 수소·암모니아 밸류체인 확보를 위해 수소·암모니아 연료의 혼소·전소 발전 상용화를 목표로 하고 있다. 특히 해외 도입 그린수소의 저장/운송에서의 액상 암모니아 기술을 중점 기술로 선정하여 육성하고 있다.

□ 아울러 암모니아 생산 시 에너지 절감을 위한 기술 개발도 주목할 만하다. 기존 Haber-Bosch법의 공정에너지를 낮추기 위해 암모니아 합성 촉매의 개발이 진행되고 있고 플라즈마를 활용한 암모니아 합성 공정도 주목받고 있다.

□ 보고서는 암모니아 기술에 있어 가장 중요한 것은 그린 수소와 연계된 암모니아 생산/수소저장/활용의 밸류체인을 확보하는 것이라고 제시했다. 수소캐리어로서 암모니아는 액화수소 대비 단위 부피당 더 높은 에너지 밀도를 가지고 있어 효율 측면에서 유리하기 때문에, 대표적인 선벨트(Sun-Belt) 지역인 중동, 아프리카, 호주 등에서 생산된 그린 수소를 액상 암모니아로 전환하는 것이 중요하다고 전망했다.

□ 암모니아 생산/추출부문에서는 기존보다 적은 에너지로 암모니아를 생산할 수 있는 원천기술 확보에 대한 R&D 투자가 필요하다. 특히 혁신 촉매 기술과 플라즈마 생산공정이 주목을 받고 있으며 기존 공정의 에너지를 낮추기 위한 고효율 열교환기 기계기술도 필요한 기술 중의 하나이다.

□ 암모니아 활용부문에서는 암모니아 연료전지, 화석연료를 대체할 수 있는 암모니아 가스터빈 등의 기술개발이 필요하며 이를 뒷받침할 실증 과제 위주의 적극적인 R&D 투자가 필요하다고 강조했다. 특히 기존의 인프라를 활용할 수 있는 가스터빈은 LNG·석탄 등과 다른 암모니아의 연료 특성을 파악하기 위한 연구가 필요하다.

□ 기계연 기계기술정책센터 길형배 선임연구원은 “무탄소 에너지 시장에서 선도적 지위로 올라서기 위해서는 그린암모니아, 암모니아 발전 등 친환경 기술 우위 확보를 위한 투자가 필요하며, 발전 분야에 있어서도 암모니아 관련 정부의 법·제도의 현실화가 필요하다”고 말했다.

□ 한편 기계연은 플라즈마 방식의 암모니아 혁신 생산 공정을 개발했고, 암모니아 연료전지인 SOFC(고체산화물연료전지)와 AEMFC(음이온교환막 연료전지)의 핵심기술을 개발하고 있다.

□ 기계연은 기계산업 동향을 분석하고 정책을 제안하는 전문지식지 ‘기계기술정책’을 매년 4회 이상 발간하고 있으며 기계분야 국책연구기관으로서 싱크탱크 임무를 수행하고 있다. 기계기술정책은 기계연 홈페이지에서 정기구독 신청 및 내려받을 수 있다.