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Nikkei X-TECH_2023.6.9

'합성연료'로 엔진의 탈탄소 추진
비용에 따라서는 '쟁탈전'의 가능성도
 
합성연료(e-fuel)란 이산화탄소(CO2)와 수소(H2)를 합성해 제조하는 인공 연료다. 기존 내연기관이나 연료 인프라를 활용하면서 탄소중립(온난화 가스 배출 실질 제로, CN)을 실현하는 수단으로서 기대가 높아지고 있다.

경제산업성은 2023년 5월, 합성연료의 상용화 시기 목표를 2030년대 전반으로 앞당길 방침을 밝혔다. 지금까지는 2040년으로 설정하고 있었다. 시기를 앞당기게 된 이유는 유럽이 합성연료를 사용하는 내연기관차를 허용하는 방침으로 변경했기 때문이다.

유럽위원회(EC)는 ‘2035년 이후의 유럽연합(EU) 내에서는 모든 신차 판매를 원칙적으로 CO2 배출 제로 차량으로 한다’는 방침을 내세워 내연기관 폐지 논의를 진행해 왔다. 그런데 독일 업체 등의 반발이 있어 조건부로 2035년 이후에도 내연기관을 탑재하는 신차 판매를 허용했다. 그 조건이 e-fuel을 사용하는 것이다.

합성연료는 내연기관차의 연명 수단으로 주목을 받고 있지만 적용처는 승용차만이 아니다. 오히려 대형 상용차나 항공기, 선박, 건설기계 등의 용도가 우선순위는 높은 것으로 알려졌다. 이들 용도의 공통점은 전동화와의 궁합이 나쁘다는 것이다.

대형 트럭을 전기자동차(EV)로 만들 경우, 항속거리와 짐칸 용량을 양립하기는 어렵다. 긴 거리를 주행하기 위해서는 대용량 배터리를 탑재할 필요가 있지만, “대용량 배터리는 짐칸 용량을 압박해, 짐을 운반하는지 배터리를 운반하는지 헷갈린다”(어느 상용차 업체 기술자). 항공기나 선박, 건설기계 등도 마찬가지다.

특히 항공기 업계는 CN 연료를 SAF(Sustainable Aviation Fuel)라 칭하며 실용화에 주력한다. SAF는 '지속가능성의 기준을 충족하는 재생가능 또는 폐기물을 원료로 하는 제트연료'로 정의한다. 합성연료 외에 자연물로 합성하는 바이오 연료도 유력 후보이다.

-- 비용의 대부분은 수소 --
합성연료의 실용화를 위한 최대 과제는 비용이다. 경제산업성은 약 300~700엔/L로 시산하고 있다. 약 700엔/L로 시산한 것은 원료 조달부터 제조까지 모든 과정을 국내에서 실시하는 경우이다. 내역은 H2가 634엔, CO2가 32엔, 제조비용이 33엔이다. 즉 H2가 비용의 대부분을 차지하고 있다. 이를 어디까지 줄일 수 있느냐가 합성연료 보급의 관건이다.

합성연료의 원료로 사용하는 H2의 제조방법은 재생가능에너지 유래 전력을 이용한 그린수소를 사용하는 것이 전제로 되어 있다. CO2는 DAC(Direct Air Capture)에 의해 대기 중에서 직접 회수한 것을 이용하는 것이 전제이지만, 공장 등에서 발생하는 CO2를 회수/유효 이용하는 CCU(Carbon dioxide Capture and Utilization)를 인정하는 움직임도 있다.

합성연료 생산량의 확대도 큰 과제이며, 과제 해결을 위해 세계 각지에서 대규모 실증이 시작되고 있다. 대표적인 예가 ‘Haru Oni’ 프로젝트이다. 독일 지멘스 에너지가 주도하고, 독일 포르쉐와 칠레의 전력 대기업 AME(Andes Mining & Energy), 미국의 석유 대기업 Exxon Mobil 등이 참가한다.

칠레 남부에 생산 플랜트를 건설했다. 연간 270일 정도 강한 바람이 부는 지역으로, 풍력 터빈을 풀가동시키기에 이상적인 조건을 갖추고 있었다. 22년 12월에 합성연료 생산을 시작. 26년에는 연간 약 55만 kL의 생산을 계획하고 있다. 생산한 연료는 독일 등에 수출할 예정이다.

“미국이나 중국에서도 실증 실험을 진행하고 있지만, 업체나 실증은 유럽에 집중돼 있다”(전문 애널리스트). 수력이나 풍력과 같은 재생가능 에너지에 의한 전력이 풍부한 북유럽에서는 항공기 전용 합성연료를 대량 생산하는 프로젝트가 여러 개 움직이고 있다.

“충분한 생산량을 확보하지 못하면 장기적으로는 합성연료 쟁탈전이 시작될 가능성이 있다”(전문 애널리스트). 자동차는 고비용 연료를 받아들이기 어렵고, 액체연료가 필수인 항공기나 선박과 같은 용도부터 침투되는 시나리오가 현실적이라는 시각이 강하다.

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