[비즈 칼럼] 암모니아 발전, 탄소중립으로 가는 다리

중앙일보

입력 2021.11.18 00:03

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경제 04면

박정 부경대 기계공학과 교수

박정 부경대 기계공학과 교수

문재인 대통령은 제26회 유엔 기후변화협약당사국회의 기조연설에서 2030년 국가온실가스감축목표상향안을 국제 사회에 발표했다. 2018년 대비 40% 이상인 2억9100만t의 온실가스를 감축하고, 2050년까지 모든 석탄 발전을 폐지하는 내용이다.

목표달성을 위한 ‘2050 탄소중립 시나리오’에서 특히 주목해야 할 부분은 수소와 암모니아 등 저탄소 연료로 전력을 생산하는 내용이다. 현재 기술로 어느 정도까지 가능한지에 대한 실효성 논란이 뜨겁다.

‘암모니아 발전’은 수소를 암모니아 형태로 장거리 운송한 후, 기존 화력발전 연료로 직접 이용해 전력을 생산하는 기술이다. 전환과정에서 증가하는 전력사용량을 채워주고 온실가스 배출량은 줄일 수 있어 탄소중립에 긍정적인 측면이 많다. 2015년경 일본 도호쿠 대학의 고바야시 히데아키 교수 연구진이 암모니아 연소(燃燒) 연구결과를 발표했는데, 당시 대부분의 학자는 기대보다는 우려를 먼저 나타냈다. 하지만 지금은 암모니아 또는 암모니아와 수소의 혼합 방식을 적용하면 기존 화력발전 설비를 그대로 이용할 수 있다는 장점에 더 주목하는 분위기다.

일본은 10㎿th(열출력 단위) 보일러에서 석탄과 암모니아 20%를 혼합 연소하는 시험에 이미 성공했다. 현재는 헤키난(碧南)시의 1000㎿ 초초임계압(USC) 석탄화력발전소에서 실증을 진행 중이다. 가스터빈도 천연가스와 암모니아 20%를 혼합 연소해 2㎿ 전력을 생산한 경험이 있다. 미국도 전력연구원(EPRI)과 가스기술연구소(GTI)가 2020년에 수소와 암모니아 등을 이용해 전력을 생산하는 ‘저탄소 자원 이행계획’(Low Carbon Resources Initiative)을 세웠다.

국제에너지기구(IEA)는 ‘전환부문 청정에너지 전환을 위한 저탄소 연료의 역할’이란 보고서를 내고 “화력발전에 수소와 암모니아를 연소하는 최근의 기술들은 전력부문 탈탄소화의 추가 도구로 사용될 가능성이 높다”고 전망했다. 암모니아 발전은 석탄화력발전소의 좌초자산(시장환경 변화로 경제성이 사라진 자산)을 최소화하고 재생에너지의 유연성을 높이는 데 큰 도움이 된다.

아직 기술적 어려움이 있는 건 사실이다. 하지만 2050년 해외 도입 수소가 전체의 82%를 차지할 것으로 예상하는 걸 고려해야 한다. 그렇다면 비용 측면에서 암모니아 발전이 탄소중립 시대의 가장 효과적인 온실가스 감축 수단이라는 것은 분명해 보인다.

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