기술 친환경 암모니아 생산 수율 5.6배 높인다

친환경 암모니아 생산 수율 5.6배 높인다 백종범 UNIST 교수팀, 폐태양광 패널로 질화규소 만들어 자원순환  ▲ 쇠구슬 충돌에 의해 철 촉매 표면에서 질소와 수소가 반응해 암모니아가 생성되는 과정. [에너지신문] 탄소배출이 많은 암모니아 생산방식을 대체할 신공법의 수율이 5.6배 높아졌다.  질화규소라는 물질 덕분이다.  이 물질은 태양광 폐기물에서 추출한 실리콘 원료로도 만들 수 있어 화석연료 기반 공정의 한계를 넘고 폐태양광 패널을 처리할 수 있는 일석이조 기술로 주목받고 있다. 백종범 UNIST 에너지화학공학과 교수팀은 질화규소로 기계화학적 암모니아 생산 공정의 수율을 5.6배 높이는 데 성공했다고 9일 밝혔다. 암모니아 비료 덕분에 인구 절반이 먹고산다는 말이 나올 만큼 암모니아는 식량 생산에 중요한 물질이다.  최근에는 청정연료인 수소의 저장·운반체로도 주목받고 있어 그 수요가 더 늘 것으로 전망된다. 문제는 암모니아의 생산 방식에 있다.  암모니아는 100년 넘게 하버-보슈(Haber-Bosch) 공정으로 생산돼 왔다.  이 공정은 400℃ 이상 고온과 대기압의 200배에 달하는 고압 필요해 막대한 에너지를 쓸 뿐만 아니라 이산화탄소 배출량이 전 세계 배출량의 2% 이상을 차지할 정도로 많다. 기계화학적 암모니아 생산이 대안으로 떠오르는 이유다.  기계화학적 암모니아 생산은 쇠구슬을 밀폐된 용기 속에서 굴려 질소(N₂)와 수소(H₂) 분자가 촉매와 충돌하며 반응하도록 유도하는 방식이다.  에너지 소비와 온실가스 배출을 획기적으로 줄일 수 있다.  또 소규모·분산형 생산에도 적합하다.  암모니아를 필요로 하는 농업 현장 등에서 직접 제조할 수 있단 의미다.  연구팀은 소량의 질화규소(Si₃N₄)를 공정에 첨가해 이 공정에서 암모니아 수율을 기존보다 5.6배 끌어올렸다.  분석 결과 질화규소가 철 촉매 표면에 고밀도 결함을 형성해 질소 기체(N₂)를 원자 단위로 분리하고 이를 수소화하는 반응을 효과적으로 촉진하는 것으로 나타났다. 질화규소는 충격과 화학적 부식, 열에 모두 강한 소재로 장시간 촉매 성능을 유지할 수 있다.  또 폐태양광 패널에서 회수한 실리콘 원료로 만들 수 있어 재생에너지 폐기물의 고부가가치 자원화도 가능성도 높다.  국제에너지기구에 따르면 국제에너지기구(IEA)에 따르면 2050년까지 전 세계에서 4900만톤 이상의 태양광 패널 폐기물이 발생할 것으로 전망된다. 백종범 UNIST 교수는 “이번 기술은 저온·저압에서도 암모니아 생산 효율을 크게 높일 수 있어 국소 지역에서 직접 암모니아를 생산하는 ‘탈중앙화’에 기여할 수 있다”라며 “태양광 폐기물까지 자원화할 수 있는 만큼 암모니아 생산의 탈탄소화와 자원순환이라는 두 과제를 동시에 해결할 수 있는 기술”이라고 말했다. 이번 연구 결과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 7월1일자로 온라인 출판됐다.  연구 수행은 과학기술정보통신부 한국연구재단 등의 지원을 받아 이뤄졌다.   

에너지신문 2025.07.09

정책 에너지 수급계획에 '수소' 포함 추진

에너지 수급계획에 '수소' 포함 추진  김교흥 의원, 에너지법 개정안 대표발의 ▲ SK플러그 하이버스 액화수소 자동차충전소의 전경. [에너지신문] 정부의 비상시 에너지 수급계획에 수소를 포함해 수소 수급에 중대한 차질이 발생할 경우에 대비가 이뤄질 예정이다.  더불어민주당 김교흥 의원은 이같은 내용을 주요 골자로 하는 에너지법 일부 개정 법률안을 대표발의했다고 밝혔다.  이에 따르면 지난 2018년 국내 수소차 누적 등록 대수가 900여 대였던 것이 지난 4월말 3만9000여대로 늘어났고 연내 5만대를 돌파할 것으로 전망된다.  특히 최근 수소버스가 광역ㆍ시내버스 노선에 도입돼 지난해 말 기준 1600여대 보급됐고 정부는 2030년까지 2만여대 이상 보급할 예정인 상태다.  하지만 지난 2022년 화물차 파업 여파로 일부 충전소가 운영을 일시 중단한 바 있고 2023년과 2025년에는 수소 출하 설비 고장, 생산 시설 정전 여파로 공급량이 줄어 수급 불안이 생기는 등 공급 체계가 불안정한 상황이다. 전력, 원유, 가스의 경우 이러한 상황에 대비하기 위해 현행법에 비상시 에너지 수급계획을 수립하도록 규정하고 있으나 수소 에너지는 비상시 대책이 부재한 실정이다.  또 수소는 온실가스 감축과 탄소중립을 달성하기 위한 핵심 에너지원으로 앞으로 수송용을 넘어 산업용, 발전용, 가정용으로 용도가 더욱 확대돼 2050년에는 우리나라 총 발전량의 23.8%, 최종 에너지 소비의 33%를 차지할 것으로 예상된다.  이에 김교흥 의원은 “대중교통 수소버스 보급으로 인한 공공성뿐만 아니라 앞으로 총 발전량에서 수소가 차지하는 비중과 국가 온실가스 감축 및 탄소중립 달성을 위한 핵심 수단임을 고려했 을때 이미 우리나라의 주요한 에너지원이므로 정부의 비상시 에너지 수급계획에 수소를 포함해 수소 수급에 중대한 차질이 발생할 경우에 대비하고자 한다”고 밝혔다.   

에너지신문 2025.07.09

산업 한수원, 유럽 탄소중립 위한 청정수소 생산 기틀 마련

한수원, 유럽 탄소중립 위한 청정수소 생산 기틀 마련 체코와 원자력 청정수소 기반연구 본격 협력 개시 [에너지신문] 한국수력원자력이 유럽의 원자력 기반 청정수소 생산을 위해 체코와 본격적인 협력을 시작한다. 한수원은 7일(현지시간) 체코 국영 연구기관인 유제이브이-레즈(UJV-Rez) 본사에서 체코 원자력 청정수소 사업 추진을 위한 기반연구에 협력하기로 하고 업무협약을 체결했다. 이번 협약을 통해 양 기관은 체코에서 원자력 청정수소 생산사업을 추진하기 위한 기술과 법·제도·안전규제 및 경제적인 요건을 검토하고, 향후 본격적인 수소 생산을 위한 최적 입지 선정 및 수요처 개발 등을 함께 수행하기로 했다. ▲한수원과 체코 국영 연구기관 유제이브이-레즈(UJV-Rez) 관계자들이 업무협약 체결에 앞서 대화를 나누고 있다. 수소는 전 세계적으로 탄소중립 달성의 핵심 수단으로 떠오르고 있다. 유럽은 청정수소를 생산하고 인증하기 위한 여러 지원제도를 선도적으로 개발하고 있다. 또한 최근 전력 및 에너지 가격 상승과 수급 문제를 해결할 수 있는 저렴하고 안정적인 저탄소수소 확보에 대한 회원국들의 요구사항을 받아들여 EU위원회는 재생에너지 외 원자력발전을 이용한 수소 생산도 중요한 탄소감축 수단의 하나로 관련 규정에 반영하기 위한 검토를 진행 중이다. 특히 내륙 지방에 위치한 체코와 같이 재생에너지 자원이 부족한 유럽 국가들은 원자력 청정수소 생산을 통해 탄소중립 목표를 달성하기 위해 노력하고 있다. 한수원은 세계 최대 규모인 10MW급 저온 수전해 기반 원자력 청정수소 생산 설비를 구축하는 실증사업을 국내에서 진행하고 있으며, 지난해 9월 체코수소협회(HYTEP)와 체결한 ‘원자력 청정수소에 대한 사업지원 및 정보교류’협약을 기점으로 유럽에서 청정수소 사업을 추진하기 위해 노력해 왔다. 공영곤 한수원 수소융복합처장은 “이번 협약을 한국 기업이 글로벌 수소 선도 시장인 유럽 지역에 진출할 수 있는 계기로 만들 것”이라며 “한국뿐 아니라 체코 등 해외에서도 경제적이고 깨끗한 수소를 성공적으로 생산, 보급해 탈탄소 시대에 우리나라의 국가 경쟁력을 확보하는데 기여하겠다”고 밝혔다.  

에너지신문 2025.07.08

정책 영국, 국부펀드로 첫 CCS 투자 집행

영국 정부가 탄소포집 및 저장(CCS) 인프라 개발 프로젝트에 2860만파운드(약 553억원)를 투자한다고 발표했다. 이는 국부펀드를 활용한 영국의 첫 CCS 투자다.로이터통신에 따르면, 레이철 리브스(Rachel Reeves) 영국 재무장관은 더비셔, 스태퍼드셔, 노스웨스트 등 시멘트·석회 산업이 밀집한 중북부 지역에 CCS 프로젝트 예산을 처음 배정했다고 7일(현지시각) 밝혔다.이번 사업은 산업 공정에서 발생하는 이산화탄소를 포집해 아일랜드해 해저 지층에 저장하는 파이프라인을 구축하는 것이 핵심이며, 2025년 착공을 목표로 한다.국부펀드는 영국 경제 전반에 총 30억파운드(약 5조원), 이 중 CCS 분야에 총 10억파운드(약 1조9300억원)를 배정할 계획이다. 이번 첫 집행을 시작으로, 후속 프로젝트는 심사를 거쳐 단계적으로 예산을 투입할 예정이다.리브스 장관은 “이번 투자는 기후 목표 달성뿐 아니라 전통 산업 지역에 양질의 일자리 1만2500개를 창출할 계획”이라며, “CCS 인프라가 지역 산업 재건과 녹색 전환의 핵심 성장축이 될 것”이라고 말했다. CCS 육성 계획의 첫 단계, 전통 산업 중심 지역부터 시행이번 프로젝트는 영국 정부가 2024년에 발표한 217억파운드(약 31조원) 규모의 CCS 육성 계획의 첫 단계로, 국부펀드를 활용해 추진된다.영국 정부는 CCS를 에너지다소비 업종의 핵심 감축 수단으로 규정하고 있으며, 전기화가 어려운 시멘트, 철강, 석회 등 중공업 부문을 중심으로 CCS 기술을 도입할 예정이다. 북해 해역에는 약 7억톤 규모의 저장 잠재력이 있는 것으로 평가된다.이번 투자 대상지는 미들랜즈(Midlands), 요크셔(Yorkshire) 등 전통 산업 기반이 강했던 중북부 지역이다. 해당 지역은 석탄과 철강산업 쇠퇴 이후 고용이 줄면서 경제 전환의 필요성이 꾸준히 제기됐다. 리브스 장관은 “국부펀드는 경제 성장의 주역이자, 노동자들에게 실질적인 소득을 안겨줄 투자처”라며, “이번 CCS 투자를 통해 탈탄소 전환이 일자리 위기로 이어지지 않도록 하겠다”고 밝혔다. CCS 프로젝트는 국부펀드의 감독 아래, 저장 부지의 적정성과 누출 방지 감시 시스템 등 환경·안전 기준을 충족하도록 설계될 예정이다. 英, CCUS 투자 우선순위 밀렸지만 경제 재편 전략이번 발표는 노동당 정부가 복지 개혁 반발과 연이은 정책 번복 속에서, 실질적 경제 프로젝트를 추진해 경제정책의 실효성을 입증하려는 시도로 해석된다.앞서 지난 2월 레이첼 리브스 재무장관과 대런 존스 재무부 차관이 주도한 예산 검토에서 CCUS가 우선순위에서 밀릴 수 있다는 관측이 제기된 바 있다.하원 공공회계위원회(PAC)는 CCS 기술의 경제성과 실효성에 의문을 제기하며, 납세자 부담과 소비자 전력 요금 상승 가능성을 이유로 대규모 예산 집행에 신중해야 한다고 주장했다. 정부는 실제로 CCUS 전체 계획 중 테사이드(Teesside)와 머지사이드(Merseyside)에만 초기 자금을 배정하고, 험버(Humber)와 스코틀랜드 지역은 제외한 바 있다. 그러나 당시 에너지안보·넷제로부는 "CCUS는 탄소중립을 위한 필수 기술"이라며, 산업 전환 및 일자리 창출 전략을 위해 관련 예산 집행을 지속할 방침임을 밝혔다.영국 정부는 복지 지출 중심의 정책에서 벗어나, 산업 투자를 통해 성장 동력을 키우려는 경제 재편 전략에 따라 이같은 결정을 내린 것으로 보인다. 영국 CCS 성과 위해 EU 탄소시장 연계 필수한편, 정부의 투자 확대 노력에도 불구하고, EU 배출 기업의 저장 수요를 영국으로 유도하기 위한 제도적 장치는 여전히 부족한 상태다.지난 2일 에니(Eni)가 발간한 ‘유럽의 에너지 전환을 위한 혁신기술(Innovative technologies for Europe’s energy transition)’ 보고서에 따르면, 영국은 탄소배출 저감을 위한 핵심 수단으로 CCS 기술을 집중 육성하고 있으나, 브렉시트 이후 EU와의 제도 단절로 인해 유럽 산업계의 수요를 흡수하지 못하고 있는 것으로 나타났다. 이산화탄소 저장을 위한 EU와의 제도 연계가 이뤄지지 않으면 막대한 기회 비용이 발생할 수 있을 것으로 예상된다. EU ETS는 현재 영국 외부에 저장된 이산화탄소를 감축 실적으로 인정하지 않기 때문에, 이로 인한 ‘이중 부담’이 발생해 비용 경쟁력을 약화시키고 있다는 것이다.에니는 이와 관련해 “영국은 저장비용이 유럽에서 가장 낮고 위치적으로도 북서유럽 산업지와 가깝지만, 제도 미비로 인해 EU 배출원을 수용하지 못하고 있다”고 지적했다. 이러한 제도적 미비가 영국 정부가 10년 이상 추진한 CCS 정책 한계점으로 작용했다고 꼽았다.EU와 영국은 지난 5월 런던에서 열린 EU-영국 정상회담에서 자국 탄소배출권(ETS) 제도를 연계하기로 합의했다. 다만 구체적인 이행 시기나 저장 인정 범위 등 핵심 쟁점에 대한 논의는 아직 초기 단계에 머물러 있어, 실제 제도 연계까지는 상당한 시간이 소요될 것으로 보인다.

임팩트온 2025.07.08