How ammonia could help clean up global shipping

해운업계 탈탄소화에 핵심적 역할하는 암모니아

암모니아 연료가 대형선박의 장거리 운항에 필요한 에너지를 저장할 효율적인 방법을 제공할지도 모른다.

암모니아는 온실가스 배출을 줄이는 데 도움이 될 연료처럼 보이지 않을지도 모른다. 지독한 냄새로 잘 알려진 암모니아는 위험하고 독성도 가지고 있다. 그런데 암모니아가 세계 해운업을 탈탄소화하는 데서 핵심적인 역할을 할 수 있을 것으로 보인다. 암모니아는 장거리를 운항하는 대형선박에 동력을 공급하는 데 필요한 에너지를 저장하는 효율적인 방법을 제공할 것이다.

세계 해운업의 안전 기준을 정하는 미국선급협회(American Bureau of Shipping)는 최근 세계 최대 조선사 중 하나인 삼성중공업의 설계를 포함해 일부 암모니아 추진 선박과 연료 기반 시설을 조기 승인했다. 여러 회사가 2024년까지 공급을 약속했으므로 암모니아 추진선은 향후 몇 년 안에 바다에 등장할 것이다. 연료를 바꾸려면 엔진과 연료 시스템도 새롭게 마련해야 한다. 그래도 현재 선박에서 사용하는 화석연료를 암모니아 연료로 교환하면 전 세계 탄소 배출량을 크게 줄이는 데 도움이 될 것이다.

한편 일부 회사들은 더 먼 미래를 내다보고 있다. 뉴욕에 본사를 둔 아모지(Amogy)는 올해 초 거의 5,000만 달러에 달하는 투자금을 확보했으며 이를 바탕으로 암모니아를 이용해 탄소 배출량을 훨씬 많이 줄일 수 있는 연료전지 개발에 나설 것이다.

해운업은 전 세계 이산화탄소 배출량의 약 3%를 차지한다. 암모니아 등 대체 연료에 대한 초기 시험이 성공적으로 진행되어 해운업에 대체 연료를 도입하게 된다면 이러한 신기술을 통해 해운업은 화석연료에서 벗어나 기후변화의 원인인 이산화탄소 배출을 서서히 줄일 수 있게 될 것이다.

암모니아는 정해진 부피 안에 채울 수 있는 에너지의 양, 즉 에너지 밀도가 높기 때문에 매력적이다. 암모니아는 일반적으로 기체 형태로 존재하지만 비교적 낮은 압력으로도 쉽게 운반할 수 있는 액체 형태로 압축할 수 있다.

암모니아는 해운 회사들에 친숙한 화학물질이다. 전 세계적으로 매년 2억 톤에 달하는 암모니아가 생산되고 있으며 그중 4분의 3은 비료를 생산하는 데 사용된다. 많은 항구에는 이미 운송을 위한 다양한 형태의 암모니아 저장고가 있다.

그러나 이같은 암모니아의 활용에는 어려움도 따른다. 암모니아를 연료로 사용하여 연소시키면 질소산화물(NOx)이 생성될 수 있다. 환경보호단체 태평양환경(Pacific Environment)에서 기후 캠페인 책임자로 일하는 매들린 로즈(Madeline Rose)는 질소산화물이 “동물이나 인간의 건강에 해가 될 수 있는 온실가스”라고 설명했다.

그러나 선박이 연료전지 형태로 암모니아를 사용한다면 질소산화물 오염을 발생시키는 문제는 피할 수 있을 것이다.

연료전지선(燃料電池船)에는 암모니아 저장 탱크와 함께 암모니아를 분해하여 질소와 수소를 형성하는 반응기가 실린다. 반응기에서 생성된 수소는 연료전지로 보내지고 그곳에서 산소와 결합하여 선박에 동력을 공급하는 데 사용되는 전기와 물을 만들어낸다.

암모니아는 수소보다 운송과 저장 비용이 저렴하다. 비용이 더 줄어들면 해운업에서 연료전지가 널리 사용될 수 있을 것이다. 연료전지 스타트업 아모지는 올해 초 트랙터에서 암모니아를 수소로 분해하는 반응기를 시연했다. 아모지는 트럭 같은 대형 운송 수단뿐만 아니라 결국에는 대형선박에 사용할 수 있도록 기술의 규모를 키울 예정이다.

그러나 아모지의 우성훈 CEO는 해운업처럼 큰 업계를 암모니아 연료로 전환하려면 연료 공급이 대폭 증가해야 한다고 지적했다. 그는 잠재적인 수요를 감당하려면 세계 암모니아 생산 시장이 두 배에서 세 배 정도 커져야 할 것이라고 추정했다.

현재 대부분의 암모니아는 화석연료에 의존하는 100년 정도 된 에너지 집약적 공정을 통해 생산된다. 세계 최고의 암모니아 생산업체인 야라(Yara) 같은 대기업들이 재생에너지를 사용하거나 탄소 포획을 통해 생산 과정에서 배출량을 줄이려는 시범 프로젝트를 진행하고 있지만, 재생에너지를 이용한 ‘녹색 암모니아’ 생산은 여전히 제한적이다.

해운업에서 신기술 사용이 증가하면 비용을 낮추고 회사들의 변화를 유도하는 데 도움이 될 수 있다. 그러나 이를 위해서는 해운 회사들이 배출량을 줄이고 신기술을 시행하도록 강제하는 법안을 유엔(UN)의 국제해사기구(International Maritime Organization) 같은 규제기관과 각국에서 통과시킬 필요가 있을 것이라고 유럽 운송환경연합(European Federation for Transport and Environment)의 선박 프로그램 책임자 페이그 아바소프(Faig Abbasov)가 말했다.

환경보호단체 태평양환경의 로즈는 해운업계에서 이산화탄소 배출량을 줄이려면 한 가지 해결책만으로는 부족할 것이라고 말했다. 그렇게 큰 산업을 탈탄소화하려면 효율성 증대부터 전기화, 신기술에 이르기까지 모든 것이 필요할 것이다. 그렇다고 해도 암모니아 같은 더 깨끗한 연료는 분명 제 역할을 할 수 있을 것이다.

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