지속 가능한 에너지: FPSO 기반 그린 암모니아

1. 요약

• 본 리포트는 2030년부터 2050년까지 그린 암모니아의 수요와 공급 불균형 문제를 심층적으로 분석합니다. 그린 암모니아는 탄소중립을 위한 핵심 에너지원으로, 향후 수요가 급증할 것으로 예상됩니다. 그러나 현재의 생산 능력은 이를 충족하기에 불충분합니다. 이에 따라 리포트는 Offshore FPSO 기반의 해양 그린 암모니아 생산 설비의 필요성을 강조하며, 이러한 기술이 지속 가능한 에너지 공급망 구축에 어떠한 기여를 할 수 있는지를 제안합니다. 또한 주요 국가 사례 분석을 통해 그린 암모니아의 경제성과 기술 전략을 탐구하고 있습니다. 미국, 사우디아라비아, 호주의 사례는 새로운 기술적 전략을 위한 참조점이 됩니다. 이를 통해 국내 대량 생산의 타당성을 검토하고, 해양 자원을 활용함으로써 장기적인 에너지 안보 도모 및 친환경적 전환을 이룩하기 위한 방향성을 제시합니다.

2. 그린 암모니아의 중요성과 시장 동향

• 2-1. 그린 암모니아의 정의와 중요성

• 그린 암모니아는 탄소중립을 달성하기 위한 중요한 에너지원으로 떠오르고 있으며, 특히 해양 기반의 암모니아 생산이 주목받고 있습니다. 이 에너지원은 이산화탄소 배출이 전혀 없는 생산 방식을 통해 지속 가능성을 높이며, 수소와 같은 청정 에너지원으로의 전환을 가능하게 합니다.

• 2-2. 현재의 글로벌 암모니아 생산 능력과 수요 예측

• 현재 그린수소 생산 단가는 약 40 $/GJ 수준이며, 이는 신재생에너지 발전 기반 확대 및 수소 생산 기술의 고도화를 통해 2050년경에는 9~28 $/GJ로 하락할 것으로 전망됩니다. 이에 따라, 2030년부터 2050년까지 그린 암모니아의 수요가 급격히 증가할 것으로 예상되며, 이러한 수요 증가에 대해 현재의 생산 능력이 이를 충족시키기 어렵다는 점이 문제로 지적되고 있습니다.

3. 2030년부터 2050년까지 수요 및 공급 부족 문제

• 3-1. 2030년 수요 급증 시나리오

• 전 세계 암모니아 수요는 2030년 기준으로 1억 9,000만 톤에서 2억 1,000만 톤에 이를 것으로 예상됩니다. 이는 2030년 글로벌 암모니아 총 설비 용량인 2억 9,000만 톤의 66%에서 72% 수준에 해당합니다. 국내 암모니아 소비는 전량 수입으로 충당되고 있으며, 그중 2020년의 수입량은 122만 톤으로 전 세계에서 4위에 해당합니다. 주요 수입국으로는 인도네시아(39%), 사우디아라비아(35%), 오만(5%)이 있습니다. 국내에서 암모니아 소비량의 약 55%는 농업용 비료에 사용되며, 나머지는 나일론 및 플라스틱 제조와 반도체 제조용 가스에 각각 16%, 10%가 사용됩니다. 이러한 수치들은 암모니아 수요 급증의 기초 데이터로 작용하며, 정부의 정책에 따라 암모니아를 통한 에너지 전환이 더욱 강조되고 있습니다.

• 3-2. 현재 생산 능력 대비 수요 증가 속도

• 현재 암모니아 생산 능력은 2030년 수요의 증가에 대응하기에는 부족할 것으로 판단됩니다. 특히 2021년 9월에 발표된 ‘2050 탄소중립 시나리오’ 및 ‘탄소중립기본법’에서는 암모니아-석탄 혼소 발전을 통해 온실가스를 감축할 방안을 제시하였으나, 실질적으로는 이러한 방식이 탄소 저감 효과를 가져올 수 있을지에 대한 의문이 제기되고 있습니다. 혼소 과정에서 미연소 암모니아가 대기 중에 배출되면서 미세먼지 형성에 긍정적인 영향을 미치지 않으며, 따라서 향후 암모니아 수요의 증가와 관련하여 현재 생산 능력이 이를 충분히 충족하지 못할 것이라는 사실에 대한 우려가 커지고 있습니다. 추진 중인 국내 프로젝트들, 예를 들어 롯데의 암모니아 생산 및 유통을 위한 가치사슬 구축이 있지만, 전체적인 생산 능력 증진이 이루어지지 않는 한 그린 암모니아의 공급 부족 해소는 어려울 것으로 보입니다.

4. Offshore FPSO 기반 그린 암모니아 생산 설비의 필요성

• 4-1. Offshore FPSO 설비의 장점과 기술적 가능성

• Offshore FPSO(부유식 생산 및 저장 시설)를 활용한 그린 암모니아 생산 설비는 여러 장점을 가지고 있습니다. 이 설비는 바다에서 직접 재생 에너지를 이용하여 암모니아를 생산할 수 있는 가능성을 제공합니다. 특히, 우리나라의 배타적 경제수역(EEZ)에서는 바람자원이 우수하여 해상풍력을 통해 전력을 생산하고 이를 녹색 암모니아로 전환할 수 있는 적합한 조건을 갖추고 있습니다. 최근 연구에 따르면, 우리나라에 부유식 해상풍력단지를 건설할 경우, 연간 약 3백만 톤 규모의 그린 암모니아 생산이 가능하다고 합니다.

• 4-2. 바다 자원 활용과 환경적 이점

• 해양 자원을 활용한 그린 암모니아 생산은 환경적으로도 큰 이점을 제공합니다. 국가의 우수한 풍력 자원을 최대한 활용하여 탄소 배출을 줄이고, 지속 가능한 에너지 공급망을 구축할 수 있습니다. 예를 들어, 1만MW 규모의 부유식 해상풍력단지를 통해 연간 약 3068만 MWh의 전력을 공급할 수 있고, 이 전력을 사용하여 연간 3백만 톤의 그린 암모니아를 생산할 수 있습니다. 현재 우리나라에서는 연간 약 140만 톤의 그린 암모니아를 주요 비료 생산용으로 수입하고 있으며, 이러한 생산능력이 확보되면 에너지 안보에도 긍정적인 영향을 미칠 것입니다.

5. 해양 기반 그린 암모니아 생산의 경제성과 전략

• 5-1. 미국, 사우디아라비아, 호주의 사례 분석

• 본 사례 분석에서는 미국, 사우디아라비아, 호주의 그린 암모니아 생산 현황과 그 경제성을 검토하였습니다. 미국의 블루암모니아 도입 단가는 300~500달러/tNH3 범위 내에서 변동하며, 미국의 인플레이션 감축법에 따른 생산 세액 공제를 반영할 경우 더 낮아질 것으로 전망되고 있습니다. 사우디아라비아의 블루암모니아는 경제성이 가장 좋은 것으로 추정되며, 도입 단가는 300~400달러/tNH3 범위입니다. 반면, 호주의 그린 암모니아 도입 단가는 700~800달러/tNH3 범위로, 이들 중 가장 낮은 경제성을 보이고 있는 것으로 나타났습니다.

• 5-2. 경제성 평가와 기술 전략

• 클린 에너지의 해외 도입을 통한 장기적인 비축은 에너지 안보 차원에서 우선적인 대책으로 고려될 수 있지만, 우리나라에서도 자체적으로 대량 생산을 위한 타당성 검토가 필요합니다. 최근의 자료에 따르면 유럽에서는 해상 풍력을 활용한 그린 수소 및 암모니아 생산에 관한 실증 연구가 활발히 진행되고 있으며, 우리나라의 배타적 경제 수역(EEZ)에서 생산이 가능한 조건이 갖춰져 있습니다. 특히, 부산 및 울산항에 기항하는 해운선사 항로 인근 EEZ 해역에서는 1만MW 규모의 부유식 해상풍력단지를 건설할 수 있는 잠재력이 존재합니다. 이를 통해 약 3백만 톤 규모의 그린 암모니아 생산이 가능해질 것으로 예상되며, 현재 한국은 연간 약 140만 톤의 그린 암모니아를 주로 비료 생산용으로 수입하고 있습니다.

6. 결론

• 결론적으로, 2030년부터 2050년까지 그린 암모니아의 수요 증가는 필연적이며, 이는 지속 가능한 에너지 공급망을 구축하는데 필수적입니다. Offshore FPSO 기술은 이러한 필요를 충족시킬 수 있는 강력한 도구로, 바다 자원을 활용하여 그린 암모니아를 생산함으로써 재생 에너지원의 변환을 가능하게 합니다. 그러나 생산능력 증진과 공급 부족 해소는 여전히 해결해야 할 과제로 남아 있습니다. 앞으로 기술 발전, 국제적 협력, 정책적 지원이 그린 암모니아의 대규모 상용화에 중대한 역할을 할 것입니다. 이는 에너지 안보를 강화하고, 그린 암모니아의 지속 가능한 생산을 통해 글로벌 탄소중립 목표에 기여할 것입니다. 나아가, 한국은 해운선사 항로 인근에서의 부유식 해상풍력단지를 활용하여 연간 3백만 톤 규모의 그린 암모니아 생산 가능성을 높임으로써 에너지 독립을 향한 중요한 발걸음을 내디뎌야 합니다.

7. 용어집

• 7-1. 그린 암모니아 [에너지원]

• 그린 암모니아는 수소와 질소를 결합하여 만든 화합물로, 탄소중립 달성을 위한 주요 에너지원 중 하나로 주목받고 있습니다. 이는 기존의 화석연료를 대체하여 온실가스 배출을 줄이는 역할을 하며, 특히 발전 및 운송 분야에서 활용 가능성이 큽니다.

• 7-2. Offshore FPSO [기술]

• Offshore FPSO(부유식 생산, 저장 및 하역 설비)는 바다에서 천연 자원, 특히 재생 가능한 에너지를 활용하여 그린 암모니아를 생산하는 기술을 제공합니다. 이 기술은 대규모 생산과 에너지 저장 문제를 해결할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.

8. 출처 문서

• Journal of the Korean Society for Marine Environment and Energyhttps://www.jkosmee.or.kr/_common/do.php?a=full&b=&bidx=3483&aidx=38575
• [특별기고] 그린암모니아 생태계 전망 및 대응 전략https://m.ekn.kr/view.php?key=20241007021271259
• 글로벌 암모니아 시장 동향 및 암모니아 발전 관련 이슈http://www.keaj.kr/news/articleView.html?idxno=4556
• ‘무탄소’라던 암모니아‧석탄 섞어 태우는 혼소 발전 미세먼지 대규모 증가하고 탄소 감축 효과는 작아https://forourclimate.org/ko/newsroom/527