소개

이번에는 암모니아에 대해 생각해 보겠습니다.
최근, 탄소 중립의 추진에 수반해, 암모니아가 탈탄소 연료나 수소 캐리어로서 주목을 끌고 있다.
특히, 기후변화 대책이 국제적으로 요구되고 있는 가운데, 재생 가능 에너지의 이용 확대와 함께, 깨끗한 에너지원으로서의 암모니아의 이용이 급속히 진행되고 있습니다.

세계적으로도 각국이 2050년 전후에 탄소 중립 달성을 목표로 하고 있으며, 일본에서는 '그린 성장 전략'의 일환으로 암모니아 연료의 도입이 진행되고 있습니다.
또한 EU에서는 'Fit for 55' 정책하에 녹색 암모니아 공급 인프라 정비가 진행 중이며, 중국에서도 탄소 피크 정책의 일환으로 암모니아의 활용이 검토되고 있다.

암모니아의 생산 방법에는 여러 종류가 있으며, 환경 부하의 관점에서 적절한 선택이 요구된다. 이 기사에서는 ESG의 관점에 초점을 맞추고, 암모니아의 종류와 각각의 특징, 환경 부하, 기업이 취해야 할 전략, 수소 에너지와의 관계에 대해 자세히 설명할 수 있다고 생각합니다.

왜 지금 암모니아가 주목받고 있는가

탄소 중립을 달성하기 위해 세계 각국에서 탈탄소화가 진행되고 있습니다. 그 중 암모니아는 다음과 같은 이유로 중요시되고 있습니다.

CO₂ 배출 제로의 연료로서의 가능성

암모니아는 연소시 CO₂를 배출하지 않고 기존의 화석연료를 대체하는 청정에너지로 기대되고 있다.
특히 화력발전소에서는 암모니아를 석탄과 혼소함으로써 배출량을 대폭 삭감하는 실증실험이 진행되고 있다.

수소 캐리어로서의 역할

암모니아는 수소를 저장·수송하기 쉬운 형태로 활용할 수 있기 때문에, 수소 사회의 실현에 공헌하는 것이 가능합니다.
특히, 수소는 기체이며 수송이 곤란하기 때문에, 암모니아의 형태로 저장하고 필요에 따라 수소로서 꺼내는 기술이 개발되고 있다.

기존 인프라 활용

암모니아는 비료나 화학산업에서 널리 이용되고 있으며, 기존의 생산·유통 인프라를 활용함으로써 신규 인프라의 대규모 건설을 피할 수 있으므로 도입 비용을 절감할 수 있습니다.
이러한 특성으로 인해 암모니아는 발전, 수송, 산업용도 등 폭넓은 분야에서 활용이 검토되고 있습니다. 특히 선박연료로서의 이용이나 발전소에서의 연료로서의 활용이 기대되고 있습니다.

암모니아의 종류

암모니아는 생산방법에 따라 크게 3종류로 분류됩니다.

그레이 암모니아 (Gray Ammonia)

주로 천연가스(메탄)를 수증기 개질(Steam Methane Reforming, SMR )하여 수소를 생성하고 하버 보쉬법에 의해 암모니아를 합성합니다.
이 방법은 가장 일반적이며 세계 암모니아 생산의 대부분을 차지합니다. 생산 비용이 비교적 낮고 대규모 설비가 이미 정비되어 있기 때문에 현재는 가장 경제적인 방법으로 여겨지고 있습니다.
그러나 CO₂의 배출량이 많기 때문에 지속가능성의 관점에서 개선이 요구되고 있다.

블루 암모니아 (Blue Ammonia)

그레이 암모니아와 같은 방법으로 생산되지만, CCUS(Carbon Capture, Utilization and Storage) 기술을 활용하여 배출되는 CO₂를 회수·저류 또는 이용함으로써 환경 부하를 저감합니다.
이 방법을 사용하면 화석 연료를 사용하면서도 CO₂ 배출을 크게 줄일 수 있습니다.
CCUS 기술의 발전에 의해 블루 암모니아의 채용이 진행되고 있으며, 단기적으로는 탈탄소화의 교량으로서 유력시되고 있습니다.
단, CO₂회수설비의 비용이나 인프라의 정비가 필요하기 때문에, 경제성의 면에서 과제가 남아 있습니다.

그린 암모니아 (Green Ammonia)

재생 가능 에너지(풍력, 태양광, 수력 등)를 활용하여 물의 전기분해로 수소를 생성하고 암모니아를 합성합니다.
이 방법은 CO₂를 전혀 배출하지 않기 때문에, 가장 환경 부하가 낮다고 되어 있습니다.
현재 많은 국가들이 그린 암모니아의 생산 확대를 목표로 대규모의 실증 프로젝트가 진행되고 있지만, 현재는 생산 비용이 높고 재생 가능 에너지의 공급 체제를 확립할 필요가 있다.
향후 기술 혁신으로 비용 절감과 대규모 도입이 기대되고 있습니다.

각종 환경 부하

암모니아에는 그레이, 블루, 그린의 3 종류가 있으며, 각각 환경 부하가 다릅니다.
아래에서는 각 종류의 환경 부하에 대해 자세히 설명합니다.

그레이 암모니아의 환경 부하

그레이암모니아는 화석연료인 천연가스를 이용하여 생산되기 때문에 제조 과정에서 다량의 CO₂를 배출합니다.
1톤의 암모니아를 생산할 때 약 1.6~1.8톤의 CO₂가 발생한다고 하며, 탄소 중립을 목표로 하는 데 큰 과제가 됩니다.
현재 배출감소를 위한 기술이 진행되고 있지만, 근본적인 환경부하의 저감에는 그린암모니아로의 이행이 요구되고 있다.

블루 암모니아의 환경 부하

블루암모니아는 그레이암모니아의 제조 프로세스에 CCUS(Carbon Capture, Utilization and Storage) 기술을 적용하여 CO₂의 배출을 삭감한 것입니다.
배출된 CO₂의 회수·저류를 실시함으로써, 실질적인 배출량을 억제하는 것이 가능해집니다.
단, 이 경우 CO₂의 완전한 제로에미션이 되지 않고, 회수 기술의 비용이나 인프라의 정비가 과제로서 남아 있습니다.
그럼에도 불구하고 단기적인 탈탄소 전략으로는 효과적인 수단으로 간주됩니다.

녹색 암모니아의 환경 부하

그린암모니아는 재생가능에너지를 이용하여 제조되기 때문에 CO₂의 배출이 제로로 억제되는 점이 최대의 특징이 됩니다.
풍력과 태양광을 활용한 전기분해에 의해 수소를 생성하고 그것을 바탕으로 암모니아를 합성하기 위해 지속가능한 에너지 공급 수단으로 기대되고 있습니다.
그러나 이 시점에서 비용이 많이 들고 상업 규모에서의 보급에는 추가 기술 혁신과 정책 지원이 필요합니다.

기업에 필요한 전략

기업은 탈탄소화를 진행하는 가운데, 암모니아의 이용을 어떻게 배치하는지 전략적으로 생각할 필요가 있습니다.
단기적으로는, CO₂ 배출을 삭감할 수 있는 블루 암모니아의 활용이 현실적인 선택지가 됩니다만, 장기적으로는 그린 암모니아로의 이행이 요구된다고 하는 것이 될까 생각됩니다.
정책 지원과 투자의 촉진이 열쇠가 되고, 기업은 지속 가능한 성장을 전망한 대응을 향후 요구될 것이라고 생각됩니다.

단기 전략: 블루 암모니아 활용

블루 암모니아는 CCUS 기술을 활용하여 그레이 암모니아보다 환경 부하를 줄일 수 있기 때문에 단기적인 전환 수단으로 적합합니다.
특히 기존 인프라를 활용하면서 CO₂ 배출 삭감을 추진할 수 있기 때문에 기업에 도입하기 쉬운 옵션이 됩니다.

장기 전략: 녹색 암모니아로의 전환

그린 암모니아는 완전히 재생 가능 에너지를 활용하여 제조되기 때문에 탈탄소 사회 실현에 기여한다고 생각합니다.
그러나 비용의 높이와 공급 인프라의 정비가 과제이며, 정부나 기업의 투자에 의한 지원이 요구된다.
지속가능한 사업전개를 생각하는 기업에게는 향후 그린암모니아로의 이행이 필요합니다.

환경 투자 및 이해 관계자 대응

기업은 환경부하의 저감 뿐만 아니라 ESG 투자의 관점에서도 암모니아의 활용을 검토할 필요가 있는 것으로 보인다.
투자자와 소비자의 관심이 높아지는 가운데, 기업은 투명성을 가지고 환경 대응을 진행하는 것이 요구되고 있습니다.
지속 가능한 에너지 전략을 명확히 함으로써 이해 관계자의 신뢰를 얻고 기업 가치를 향상시킬 수 있을 것으로 보입니다.

암모니아와 수소의 관계

위와 같이, 암모니아(화학식: NH3)는 수소를 효율적으로 저장·수송할 수 있는 캐리어로서 주목받고 있습니다.
수소는 경량으로 고압·저온에서의 관리가 필요합니다만, 암모니아로 변환하는 것으로 수송이나 저장의 과제를 해결하는 것이 가능합니다.

수소 캐리어로서의 암모니아

수소는 그대로는 장거리 수송이 어렵지만, 암모니아 형태로 저장하면 에너지 밀도가 높아져 안정적인 수송이 가능합니다.
특히 수소사회의 실현을 향해서 수소를 효율적으로 저장·운반할 수 있는 수단으로서 암모니아의 이용이 진행되고 있으며, 또 진행되고자 합니다.

수소 에너지의 보급을 지원하는 암모니아

현재 세계 각국에서 수소에너지의 도입이 진행되고 있습니다만, 그 공급망을 정비하기 위해서는 수소 캐리어로서의 암모니아의 활용이 중요해집니다.
특히 일본과 유럽에서는 그린 암모니아를 이용한 수소 공급망의 구축이 진행되고 있다.

암모니아 연료로서의 가능성

최근, 암모니아를 직접 연소시키는 기술도 개발이 진행되고 있습니다.
이에 따라 선박이나 발전소에서 직접 연료로 이용할 수 있어 추가적인 탈탄소화가 실현될 것으로 기대되고 있습니다.

요약

암모니아는 탈탄소 사회 실현을 위한 중요한 에너지원으로 기대되고 있다.
위와 같이 암모니아는 그 종류에 따라 환경 부하가 크게 달라 단기적으로는 블루 암모니아의 활용, 장기적으로는 그린 암모니아로의 이행이 요구된다.
기업은 지속 가능한 에너지 전략을 책정하고 투자자와 소비자의 기대에 부응하는 형태로 환경 대응을 추진할 필요가 있으며, 또한 수소 사회의 실현을 향해 암모니아의 저장·수송 기능이 수행하는 역할도 중요할 것으로 보입니다.
향후 정책지원과 기술혁신이 진행됨에 따라 암모니아의 이 활용이 더욱 촉진될 것으로 기대되고 있습니다.