질의내용의 답변을 정리해 두었습니다.

□제 1세션 : 암모니아 밸류 체인 구축 전망 

[KR, 천강우 친환경기술팀장]

Q. 암모니아 연소시 질소 산화물이 나올텐데 질소 산화물은 이산화탄소보다 높은 산화도로 산성비 및 오존층을 파괴하는데 올바른 대안이 맞을까요? 

A. 암모니아 연료를 사용하는 엔진을 개발하는 경우, 질소산화물 제거를 위한 SRC 개발이 연계하여 개발하는 것을 컨셉으로 하고 있습니다.

질소산화물의 경우, 기존 연료 사용시와 동일 수준의 규제치를 적용받게 됩니다. 

Q. 암모니아의 연소 효율이 안좋다고 하는데, 구체적으로 얼마나 안좋은지요? 암모니아 엔진 발전 방향이 궁금합니다.

A. 암모니아 연소 효율은 기존연료와 발열양 및 연소속도로 비교 검토할 수 있으며, 

LNG 대비 50% 수준의 발열량 및 20% 늦은 연소속도 특성을 가지고 있습니다.

이러한 문제들을 해결하기 위하여, 수소 등과 혼소기술 등을 검토하고 있습니다.

선박용 암모니아 엔진의 경우, 해외 메이커는 2행정 및 4행정 엔진의 상용화를 2024년 전후를 목표로 하고 있으며, 국내 엔진제조사는 4행정 암모니아 전소 엔진 개발 및 2행정 엔진 핵심기자재(연료공급장치, 인젝터, SCR 등)을 개발하고 있습니다.  

□제 2세션 : 암모니아의 선박추진 에너지로 활용 기술현황

[대우조선해양, 허윤 수석부장]

Q. 암모니아는 상대적으로 LNG에 비해 낮은 수준의 기술력을 요하는 것으로 이해하는데, 그렇다면 중국과의 기술 격차를 유지하기 위한 전략이 있는지요?

A. 암모니아 운반선의 경우 LPG 운반선 기술과 유사하고 이미 실적이 있다는 측면에서는 중국과의 기술격차를 벌리기 쉽지 않습니다. 다만, 현재도 대형 LPG선(VLGC) 의 경우 2015년 이후 인도실적 기준으로 한국조선소가 70% 의 M/S 를 보여주고 있습니다. 수주 잔량 기준으로는 50% 정도로 최근 중국이 많이 따라오는 형국이기는 하지만, 여전히 한국 조선소가 경쟁력 우위를 보여주고 있습니다. 핵심적인 차별점은 Type A 탱크 제작 및 저온가스를 다루는 CHS 설계, 건조 능력에 있다고 하겠습니다. 그러나, 중국이 바짝 쫓아오는 것도 사실입니다.

암모니아 추진의 경우 LFSS, CHS 등이 현재 개발 단계에 있으므로 한국조선업계가 빨리 대응해야 하고, 이 개발 과정에서 핵심기자재 (펌프, 압축기, 열교환기 등) 의 국산화를 이룬다면 당분간 중국과 차별화 및 경쟁우위를 가져갈 수 있을 것으로 생각합니다. 치열한 경쟁이 예상된다는 것도 사실입니다.

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[한국에너지기술연구원, 윤형철 박사]

Q. 공급 관점에서 그린 암모니아와 그린 메탄올의 대량생산 가능성에 대해 말씀해주시면 감사하겠습니다

A. 그린 암모니아의 대량 생산은 그린 수소 저장 및 운송 또는 무탄소 연료 활용하기 위한 암모니아 전환(에너지 캐리어)의 크게 두 가지 목적입니다. 세계적으로 그린수소 생산 투자가 활발히 이뤄지고 있으며, 암모니아까지 전환하는 프로젝트들도 많이 진행되고 있습니다. 에너지를 수입하는 우리나라와 일본 같은 국가들이 암모니아로 수소를 도입하고 또한, 암모니아 발전, 암모니아 선박 연료 등을 추진한다면 대량 공급망 구축을 위한 그린 암모니아 생산 투자가 활발히 이뤄질 것입니다.  

그린 메탄올 (바이오 메탄올 제외)은 CO2 를 포집해서 그린수소와 반응을 통해 메탄올을 생산합니다. 향후 CO2 배출원이 줄어들텐데요. 공기 중 CO2를 포집하는 DAC는 경제성을 확보하기 어렵습니다. 그린 메탄올의 대량 생산 가능성은 개인적으로 그린 암모니아에 비교하여 제한적일 거 같습니다.

Q. e-fuel(합성메탄, 합성메탄올 등)의 제조에 필요한 CO2는 어떻게 공급되리라고 전망하나요?

A. 현재는 화석연료 사용으로 CO2 배출원이 있습니다. 2050 탄소중립을 하면 CO2 배출원이 줄어들텐데요.

e-fuel의 대량으로 생산으로 CO2가 필요하다면 배출원 감소로 공기 중 CO2를 포집하는 DAC 기술이 필요하지 않을까 싶습니다.

하지만 CO2 배출원 포집 공급보다 DAC는 경제성을 확보하기 어렵습니다.

[서울대학교, 서유택 교수]

Q. 암모니아를 개질할 수 있는 SOFC와 결합해 전기추진선박에 활용하는것은 어디까지 연구되었는지 좀 더 자세히 듣고 싶습니다

A. 연료전지를 이용한 선박 추진 시스템은 아직 연구 및 실증 단계 (TRL 4~5)에 있는것이 사실입니다. 선박에서 사용하고 있는 대형 엔진만큼 출력을 낼수있는 연료전지의 종류가 한정되어있고, load change에 즉답할수있는 시스템이 아직 구축되지 않았기때문입니다. 암모니아를 연료로 사용하는 경우 SOFC의 높은 온도로 인해 개질을 통해 수소를 생산하는 개념이 제시되었지만, 실제 선박에 적용된 사례는 많지 않고 연구 단계에 주로 머물고 있습니다. 발표에서 제시한것처럼 한국 선급과 Delft University에서 관련 연구를 발표하였고, 이외에도 많은 연구기관에서 SOFC를 선박 추진 시스템에 적용하는 개념에대한 연구 결과를 발표하고 있습니다. 다만, 대부분의 연구는 공정 시뮬레이션 모델을 이용한 설계 단계에 머물고 있습니다. 

최근 노르웨이에서 10 million EURO 규모의 ShipFC project를 수행하고 있는데, 여기에는 14개의 유럽 기업들이 참여하고 있습니다. Viking Energy (offshore vessel)에 2MW 용량의 ammonia fuel cell을 retrofit해서 설치할 계획을 수립했고, 육상에서 테스트를 완료한후 2023년 후반에 선박에 탑재할 계획이라고 합니다. 선박 암모니아 시스템은 Wartsila가 담당하고 있고, 연료전지는 Sustainable Energy Norwegien Catapult Centre에서 테스트 진행 중이니다. 

따라서 한동안은 SOFC를 활용하는 추진 선박에 대한 연구가 더 활성화되어야 하고, 특히 선박에 적용할수있는 시스템 연구와 실증이 함께 이루어져야 할 것으로 생각됩니다.

[한국조선해양, 박상민 상무]

Q. 암모니아/CO2 혼용 운반선이 실제로 운영 가능한 선박인가요?

A. - 기술적으로는 가능합니다. 다만, (ex) primary cargo는 암모니아, return cargo는 CO2로 하고자 할 경우, cargo switch 과정 중에서 탱크 inerting, warm-up 등을 위한 time loss가 클 것으로 보이며,  로 인해 경제성이 상당히 떨어질 것으로 보입니다.

- 혼용선박으로 제작을 하고, 실제 사용은 상황에 따라 암모니아 전용  또는 CO2 전용으로 사용될 수는 있을 것으로 봅니다.

Q. 목포해양대학교의 김성종교수입니다. 암모니아는 부식성이 많이 문제되고 있으며 그 사례가 자주 발생하여 왔습니다. 이에 대한 대책(재료선택, 코팅 기술 등)에 대하여 언급 부탁드립니다. 감사합니다

A. 기본적으로 부식 및 Stress Corrosion Cracking 방지를 위한 재료 선정 기분이 만족되어야 합니다. 발표자료 및 IGC Code 상에 기준은 잘 나와 있습니다. 허용 응력 및 니켈 함유량에 제한이 있습니다.

코팅을 요구하지는 않습니다.

Q. 최근 친환경선박 관련 기사를 보면 친환경 LPG를 연료로 하는 암모니아 레디 선박이 언급되는데요. 기술 측면에서 이것의 가능성과 실제 전문가분들의 전망을 듣고 싶습니다

A. 기술적으로는 가능합니다. LPG 엔진 a 암모니아 엔진으로의retrofit은 가능한 것으로 MANES(사) 등에서도 설명하고 있습니다.

연료공급시스템과 관련 배관은 교체되어야 합니다. 암모니아의 에너지밀도가 낮기 때문에 LPG 대비 더 많은 유량이 공급되어야 하며, 공급압력/유량도 LPG와 다릅니다. 관/펌프/열교환기 등은 교체되어야 합니다.

연료탱크의 경우, IGC rule에 따른 재료 선정 기준에 부합한다면 사용이 가능합니다. 동일출력 및 운항거리를 기준으로 더 많은 암모니아가 사용되어야 한다는 점은 추가로 검토되어야 합니다.

[대우조선해양, 허윤 수석부장]

Q. 허윤 수석께 질문입니다. 소형모듈러리액터인 SMR 추진선 시장은 어떻게 될것인지 또 관련 규정 개발의 추이는 어떠한지 설명해주시면 감사하겠습니다.

A. 조선3사 모두 차세대 해양소형원전 관련 연구를 진행 중인 것으로 알고 있습니다.

우선, 부유식 발전 설비로 활용을 위해 해외 developer (Seaborg, Thorcon 등)와 협업하는 프로젝트가 있고, 국내 원자력연구원, 한전기술 등과 조선3사가 개발 협업하는 프로젝트도 진행 중에 있습니다.

러시아 Rosatom은 이미 부유식 원전 수출사업을 진행하고 있습니다.

다만, 아직까지 우리나라를 포함해 각국의 부유식 원자력 발전설비 및 폐기에 대한 승인이 구체화되지 않고 있습니다.

조선소에서 프로젝트를 develop 하는데는 한계가 있고, 발전 developer 들이 의지를 가지고 움직여야 하는데, 아직 전세계적인 움직임은 소규모에 불과한 수준입니다.

원자력 추진선의 경우, 탄소배출절감에 대한 효과는 인정되나, 입항 조건, 선급 승인 등 준비되어야 할 사항이 너무나 많습니다. 이에 군용 함정 외 일반 상선에서 뚜렷한 구체적인 논의는 없다고 할 수 있습니다.

Q. 허윤 수석부장께 질문입니다. 실증 중인 카본캡처 시스템의 필요한 에너지는 어느 정도인가요?

A. CO2 톤당 300~500 kwh 정도 에너지가 소모되는 것으로 파악됩니다. CO2 선상포집의 경제성 포함 타당성 평가는 아직 다 이루어지지 않았는데,

Full scale 로 테스트 할 경우 에너지 소모량 실증 필요하고, ETS 측면의 경제성과 port 에서 discharge 할 때의 제반 commercial 한 사항이 정리되지 않았기 때문입니다.

[KR, 천강우 친환경기술팀장]

Q. 암모니아 운반선에 선적된 암모니아 Cargo를 사용하여 선박 추진이 현재 불가한것으로 알고있는데 관련 Code 개정 및 완화를 기대할 수 있을까요? 된다면 언제쯤 예상하시는지 궁금합니다

A. 현재, 암모니아 연료를 선박내에서 사용하기 위하여, IGF/IGC 코드 개정을 준비하고 있습니다.(2024년 예상)

Q. 암모니아 연료 추진 선박에서 암모니아 연료공급장치 등의 설비에 무조건/필수적으로 방폭 설계가 반영되어야 하는지요?

A. LFSS 등에 방폭 설계가 반영(방폭 승인형 제품 사용)되고 있습니다. (압력도출 밸브 등)

[롯데정밀화학, 권준경 수석]

Q. 선박용 그린 암모니아 보급은 그린 수소의 생산 능력과 비용 경쟁력과 관련이 있을 것으로 보입니다. 당장 정확한 예측은 어렵겠지만, 보편적으로 암모니아를 선박 연료로 사용할 수 있는 인프라 구축은 언제 정도 가능할 것으로 예상하시는지요?

A. 현재 이미, 암모니아 Maker, Yara가 암모니아 Floating Terminal을 발주를 진행하고 있고 이미 글로벌 시장의 암모니아 트레이딩용 인프라가 구축이 되어 있어 해당 인프라의 확장이 상대적으로 용이 할 것으로 전망됩니다. 암모니아 추진선 발주가 본격화 되는 시기에 맞춰 인프라 확장은 자연스럽게 이루어 질 수 있을 것으로 예상됩니다.

Q. 롯데화학과 협조 중인 글로벌 공급자는 어디가 있나요? 예를 들면 Yara 등과도 협력 관계인가요?

A. 언론에도 공개가 되었듯이, 암모니아 최대 유통사 Trammo와 그린 암모니아 공급/구매 MOU를 체결했고, 아람코와 블루 암모니아 프로젝트 관련 스터디를 공동 진행 중입니다.

Yara는 현재 당사에 암모니아를 공급하고 있는 공급사로 장기적인 비즈니스 관계를 유지하고 있습니다.

Q. 롯데정밀화학은 암모니아를 직접 합성제조하는 사업도 있나요? 국내에 암모니아 합성 사업자가 있나요?

A. 현재 직접 합성 제조하지는 않으며 국내에 암모니아 제조사업자는 없습니다. 100% 수입중입니다.

Q. 롯데정밀화학이 언급한, 사우디 1000만톤, 호주 1000만톤 등은 암모니아 신규 생산 프로젝트인가요? 이에 추가하여 세계 암모니아 생산 프로젝트 신규 프로젝트가 있으면 소개해 주십시요

A. 해당 프로젝트는 신규 프로젝트이고, 오만에 최근 그린 암모니아 프로젝트 1000만톤이 발표되었습니다.

Q. 권준경 수석님께 질분입니다. 암모니아에서 수소를 추줄하는 기술은 실험실 단계 말고, 산업용으로 보편화된 기술인지 설명부탁드립니다.

A. 현재 해당 기술은 연구개발 단계이며 실증을 목표로 롯데정밀화학에서 국책과제를 진행중입니다.

Q. 현재 주에너지원인 화석연료에 비해 암모니아는 생성시키기 위한 비용이 발생합니다.  그리고 암모니아는 비료의 원료로서 각국의 식량자원정책에 따라 수출입이 민감할수 밖에 없는 에너지인데요, 대체 에너지로서 불안한 지위가 아닌가요?

A. 현재 그린/블루 암모니아 프로젝트가 검토중인 지역은 사우디, 오만 등의 중동, 호주, 미국, 칠레, 북유럽, 동남아 등입니다. 동 지역의 암모니아 프로젝트 규모는 현재 동 지역의 비료에 필요한 암모니아 수요를 훨씬 뛰어넘는 수치로, 최초부터 비료의 원료로 검토되지 않고 에너지 수출을 목적으로 프로젝트가 진행되고 있으므로 식량자원정책과는 별도로 정책이 수립 될 것으로 전망됩니다.