탄소 피크와 탄소 중립에 대한 1세기 동안의 열풍 속에서 전 세계 국가들은 차세대 에너지 기술과 녹색 기술을 적극적으로 모색하고 있습니다.암모니아최근 전 세계적인 주목을 받고 있습니다. 수소와 비교했을 때, 암모니아는 저장 및 운송 측면에서 탁월한 장점을 지녀 전통적인 농업 비료 분야에서 에너지 분야로 확장되고 있습니다.

네덜란드 트벤테 대학의 전문가인 파리아는 탄소 가격의 상승으로 녹색 암모니아가 미래의 액체 연료의 왕이 될 수 있다고 말했습니다.

그렇다면 그린 암모니아란 정확히 무엇일까요? 개발 현황은 어떠하며, 적용 분야는 어떻게 될까요? 경제적일까요?

녹색 암모니아와 그 개발 현황

수소는 주요 원료입니다암모니아생산. 따라서 수소 생산 공정에서 발생하는 탄소 배출량의 차이에 따라 암모니아도 색상에 따라 다음 네 가지 범주로 분류할 수 있습니다.

회색암모니아: 전통적인 화석 에너지(천연가스 및 석탄)로 만들어졌습니다.

블루 암모니아: 화석 연료에서 원시 수소를 추출하지만, 정제 과정에서는 탄소 포집 및 저장 기술이 사용됩니다.

청록색 암모니아: 메탄 열분해 공정은 메탄을 수소와 탄소로 분해합니다. 이 공정에서 회수된 수소는 친환경 전기를 사용하여 암모니아를 생산하는 원료로 사용됩니다.

녹색 암모니아: 바람과 태양 에너지와 같은 재생 에너지로 생성된 녹색 전기를 사용하여 물을 전기분해하여 수소를 생산하고, 이후 공기 중의 질소와 수소로부터 암모니아를 합성합니다.

녹색 암모니아는 연소 후 질소와 물을 생성하고 이산화탄소를 생성하지 않기 때문에 "탄소 없는" 연료이자 미래의 중요한 청정 에너지원 중 하나로 여겨집니다.

글로벌 그린암모니아시장은 아직 초기 단계입니다. 전 세계적으로 그린 ​​암모니아 시장 규모는 2021년 약 3,600만 달러이며, 2030년에는 54억 8천만 달러에 이를 것으로 예상됩니다. 연평균 복합 성장률은 74.8%로 상당한 잠재력을 가지고 있습니다. 윈다오 캐피탈은 그린 암모니아의 전 세계 연간 생산량이 2030년에는 2,000만 톤을 넘어설 것으로 예측하고 있으며, 2050년에는 5억 6천만 톤을 돌파하여 전 세계 암모니아 생산량의 80% 이상을 차지할 것으로 전망합니다.

2023년 9월 기준, 전 세계적으로 60개 이상의 친환경 암모니아 프로젝트가 진행 중이며, 총 생산 용량은 연간 3,500만 톤 이상입니다. 해외 친환경 암모니아 프로젝트는 주로 호주, 남미, 유럽, 중동 지역에 분포되어 있습니다.

2024년 이후 중국 국내 그린 암모니아 산업은 빠르게 발전해 왔습니다. 불완전한 통계에 따르면, 2024년 이후 20개가 넘는 그린 수소 암모니아 프로젝트가 추진되었습니다. 엔비전 테크놀로지 그룹, 중국 에너지 건설, 국가전력투자공사, 국가에너지그룹 등이 그린 암모니아 프로젝트 추진에 약 2,000억 위안을 투자했으며, 이를 통해 향후 그린 암모니아 생산 용량이 크게 확대될 것으로 예상됩니다.

녹색 암모니아의 적용 시나리오

청정 에너지로서 그린 암모니아는 미래에 다양한 응용 분야를 가지고 있습니다. 전통적인 농업 및 산업 용도 외에도, 주로 발전, 선박 연료, 탄소 고정, 수소 저장 등 다양한 분야에 활용될 수 있습니다.

1. 해운업

해운업에서 발생하는 이산화탄소 배출량은 전 세계 이산화탄소 배출량의 3~4%를 차지합니다. 2018년 국제해사기구(IMO)는 온실가스 배출 감축을 위한 예비 전략을 채택하여 2030년까지 전 세계 해운업의 이산화탄소 배출량을 2008년 대비 최소 40% 감축하고, 2050년까지 70% 감축을 목표로 삼았습니다. 해운업의 탄소 감축 및 탈탄소화를 달성하기 위해서는 화석 에너지를 대체하는 청정 연료가 가장 유망한 기술적 수단입니다.

해운업계에서는 일반적으로 녹색 암모니아가 미래 해운업계의 탈탄소화를 위한 주요 연료 중 하나라고 믿고 있습니다.

로이드 레지스터 오브 해운은 2030년에서 2050년 사이에 선박 연료 중 암모니아의 비중이 7%에서 20%로 늘어나 액화천연가스와 기타 연료를 대체해 가장 중요한 선박 연료가 될 것으로 예측했습니다.

2. 발전산업

암모니아연소 과정에서 이산화탄소가 발생하지 않으며, 암모니아 혼합 연소는 보일러 본체를 크게 개조하지 않고도 기존 석탄 화력 발전소 설비를 활용할 수 있습니다. 이는 석탄 화력 발전소의 이산화탄소 배출량을 줄이는 효과적인 방법입니다.

7월 15일, 국가발전개혁위원회와 국가에너지국은 "석탄 발전 저탄소 전환 및 건설 행동 계획(2024-2027)"을 발표하며, 전환 및 건설 후 석탄 발전 유닛은 10% 이상의 그린 암모니아를 혼합하여 석탄을 연소할 수 있어야 한다고 제안했습니다. 이를 통해 소비량과 탄소 배출량을 크게 줄일 수 있습니다. 화력 발전 유닛에 암모니아 또는 순수 암모니아를 혼합하는 것은 발전 분야의 탄소 배출량 감축을 위한 중요한 기술 방향임을 알 수 있습니다.

일본은 암모니아 혼합 연소 발전의 주요 추진국입니다. 일본은 2021년에 "2021-2050 일본 암모니아 연료 로드맵"을 수립했으며, 2025년까지 화력발전소에서 20% 혼합 암모니아 연료의 실증 및 검증을 완료할 예정입니다. 암모니아 혼합 기술이 성숙함에 따라 이 비율은 50% 이상으로 증가할 것이며, 2040년경에는 순수 암모니아 발전소가 건설될 예정입니다.

3. 수소 저장 담체

암모니아는 수소 저장 운반체로 사용되며, 암모니아 합성, 액화, 수송, 그리고 기체 수소 재추출 과정을 거쳐야 합니다. 암모니아-수소 전환의 전 과정은 이미 성숙 단계에 도달했습니다.

현재 수소 저장 및 운송 방식은 크게 고압 실린더 저장 및 운송, 파이프라인 가스 가압 운송, 저온 액체 수소 저장 및 운송, 액체 유기물 저장 및 운송, 액체 암모니아 저장 및 운송, 그리고 금속 고체 수소 저장 및 운송의 여섯 가지로 나뉩니다. 이 중 액체 암모니아 저장 및 운송은 암모니아 합성, 액화, 운송, 재기화 과정을 통해 수소를 추출하는 방식입니다. 암모니아는 -33°C 또는 1MPa에서 액화됩니다. 수소화/탈수소화 비용이 전체 비용의 85% 이상을 차지합니다. 운송 거리에 민감하지 않으며, 벌크 수소의 중장거리 저장 및 운송, 특히 해상 운송에 적합합니다. 이는 미래 수소 저장 및 운송의 가장 유망한 방식 중 하나입니다.

4. 화학 원료

녹색 질소 비료의 잠재적인 잠재력과 녹색 화학물질의 주요 원료로서 녹색암모니아“녹색 암모니아+녹색 비료”와 “녹색 암모니아 화학” 산업 사슬의 신속한 발전을 강력히 추진합니다.

화석 에너지로 만든 합성 암모니아와 비교했을 때, 친환경 암모니아는 2035년 이전까지는 화학 원료로서 효과적인 경쟁력을 갖추기 어려울 것으로 예상된다.