‘선박엔진 적용‧생물 유래 CO₂’ e-Fuel 개발 속도낸다
‘선박엔진 적용‧생물 유래 CO₂’ e-Fuel 개발 속도낸다
  • 정애 기자
  • 승인 2021.10.13 06:00
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산업부, 재생합성연료(e-Fuel) 제4차 연구회 개최
현대중공업, 선박 엔진에 탄소중립연료 적용 추진
카이스트, 생물 유래 CO₂ 연료화 원천기술 연구 중

[에너지신문] 전 세계적으로 수송부문의 탄소중립을 위해 전기차·수소차, 탄소중립연료(e-Fuel, 바이오연료, 암모니아 등), 수소엔진 등 다양한 수단이 제시되고 있는 가운데 우리나라도 2050년 탄소중립 목표로 기술 진보의 가능성을 열어두고 다양한 수단 모색 중이다.

▲ ‘재생합성연료(e-Fuel) 제4차 연구회’에 참석한 관계자들이 ‘선박엔진 탄소중립연료 적용 기술로드맵, 생물 유래 CO₂와 경제성 분석, 탄소중립연료 국제학술대회 결과 등에 대한 의견을 교환했다.
▲ ‘재생합성연료(e-Fuel) 제4차 연구회’에 참석한 관계자들이 ‘선박엔진 탄소중립연료 적용 기술로드맵, 생물 유래 CO₂와 경제성 분석, 탄소중립연료 국제학술대회 결과 등에 대한 의견을 교환했다.

이에 산업통상자원부는 13일 자동차회관에서 ‘재생합성연료(e-Fuel) 4차 연구회’를 열고 잔여 내연기관차(대형 상용차, 군용차 등), 전동화가 어려운 항공·선박의 탄소중립 등 e-Fuel 국내외 동향, 경제성, 선결과제를 논의했다.

이번 4차 연구회에서 논의한 내용을 살펴보면 우선, 현대중공업그룹은 선박 엔진의 탄소중립연료 적용 기술로드맵에 대해 발표했다.

현대중공업 관계자는 “e-Fuel의 일종인 e-메탄올 적용이 가능할 것으로 예상되는 메탄올 엔진을 개발, 생산 설비를 구축했고, 향후 수소·암모니아 엔진까지 개발 예정”이라며 기업 차원의 연료전환 노력을 강조했다.

이를 위해 지난 8월, 세계 최대 해운사인 머스크社와 약 1조 6000억원 규모 메탄올 추진선 건조 계약을 체결했고, 2022년 하반기 메탄올 엔진 탑재에 이어 2023년 하반기 암모니아, 2025년 수소 순으로 엔진 개발 계획 중이다.

현대중공업 관계자는 “선박은 전동화에 한계가 있고, 대형선박의 긴 선령(~25년) 고려, 탄소중립연료는 2050년 온실가스 저감 목표 달성을 위한 필수 요소”라며 친환경 연료에 대한 정부의 관심과 지원을 요청했다.

이어 강석태 카이스트 교수는 탄소중립을 위한 주요 연료로 ‘생물 유래 CO₂(Biogenic CO₂)’를 주목했다.

강석태 교수는 “에탄올 발효 CO₂는 탈수, 압축 공정만 필요, 공정 단순화가 가능하며 포집비용은 1톤당 30달러 수준으로 CO₂ 포집원 중 가장 이상적”이라 언급하며 “국내 바이오가스 CO₂ 잠재량 활용 시, 연간 도로 부문 가솔린 소비량의 약 29%의 e-Fuel이 생산이 가능하다”고 설명했다.

바이오 CO₂ 잠재량은 2017년 기준 연간 938만톤으로, 36억L(年 도로 가솔린 소비량의 28.5%) e-Fuel을 생산할 수 있다.

강석태 교수는 “국제재생에너지기구(IRENA)는 생물 유래 CO₂ 활용 시 e-Fuel을 탄소중립 달성한 연료로 인정하는 등 해외도 생물 유래 CO₂ 활용 시 e-Fuel을 탄소중립 달성한 연료로 인정하는 만큼, 우리나라도 이를 탄소중립 주요 수단으로 삼아야 한다”고 강조했다.

마지막으로 배충식 카이스트 교수는 ’탄소중립연료 국제학술대회‘의 논의 결과에 대해 공유했다. 지난 9월에 열린 이 학술대회는 세계 각국 연구기관, 정부 관계자 등이 참여해 e-Fuel의 기술개발, 정책 과제 등에 대해 논의했다.

우선 독일 측 발표자인 코흐(Koch) 칼스루헤 공대 교수는 “독일은 저장·운송이 용이하고 활용성이 높은 e-Fuel을 탄소중립연료로 제시하고, e-Fuel 생산 및 적용 기술 연구를 진행 중”이라 언급하며 “내연기관에 곧바로 적용해 미세먼지 감축, 탄소중립 달성이 가능한 만큼 e-Fuel 개발 가속화가 필요하다”고 강조했다.

현재 독일은 2019년 Re-Fuel(e-Fuel, 바이오연료 등) 프로젝트 개시했고, 이 사업을 위해 바덴뷔르템베르크 주 등 2000만유로를 출자했다.

또한 마루타(Maruta) 박사(테크노바社)는 “일본은 지난 6월 ‘녹색성장전략’을 발표하며 수소, 암모니아와 e-Fuel에 대한 투자 및 연구개발 로드맵을 제시했고, e-Fuel의 탄소중립 달성을 위해서는 공기 중 CO₂ 포집(DAC, Direct Air Capture)과 생물 유래 CO₂ 활용이 필요하다”고 강조했다.

연구회는 이번 토론을 진행하면서, △그린수소 생산 △CO₂ 포집 △합성 공정 등 제조공정의 원천기술은 다수 확보 중이나 상용화를 위한 실증 연구가 필요하며, 경제성 확보가 주요 과제로, 포르쉐-지멘스社의 DAC 활용 e-Fuel 생산 플랜트 건설 추진을 예로 제시했다. 이 사업은 2021년 9월 착공한 뒤 2022년 시범생산을 하고 2026년 상용화할 예정이다.

연구회 측은 “신재생에너지 보급, CO₂ 흡착제 효율 향상, 합성 촉매 개발 등으로 수소, CO₂ 가격은 낮아지고 제조 효율은 높아질 것으로 예상”되며, “이에 따라 2050년 e-Fuel 가격은 리터당 1달러 수준까지 하락할 가능성도 있는 것으로 전망된다”고 언급했다.

화학연구원 발표에 따르면 2050년 CO₂ 포집비용 $90/tCO2, 그린수소 생산비용 $2,000/tH2 가정할 때, e-Fuel 총 생산비용은 1리터당 0.94달러 수준이 될 것으로 예측했다. 또한 향후 e-Fuel 예상가격은 IEA는 2050년 1리터당 0.8~1.9달러, 독일은 2030년 0.8~5.6달러, 일본은 1.8달러 수준으로 전망했다.

또한, “전기·수소차의 높은 차량가격, 배터리 소재 공급망 불안정성, 인프라 구축비용 등 고려 시 e-Fuel도 전기·수소차 수준의 경제성 확보가 가능하다”고 설명했다.

주영준 산업정책실장은 “수송부문 탄소중립을 위해 전기·수소차를 중점 보급하되 e-Fuel, 차세대 바이오연료, 수소엔진 등 다양한 옵션을 탄소중립 감축 수단으로 병행할 필요가 있다”고 언급하며 “기술의 성장 가능성, 대형상용차·항공·선박 활용성, 배터리 공급망 리스크 등 종합 고려할 때 e-Fuel 기술은 우리도 내재화해야 할 기술”이라고 강조했다.

이어 “정부도 그린수소 생산, CO₂ 포집, 합성 공정 등 e-Fuel 요소 기술에 대한 지원을 지속해나갈 것이며, 차량 적용 검증을 위한 기술개발 지원도 추진할 계획”이라고 언급했다.

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