[에너지 - 수소 #17] IRENA Innovation Outlook Ammonia 2022 - 제2장 암모니아 생산 및 기술, 비용 현황 - 재생에너지 기반 재생 암모니아 생산(#4)

재생 비료 생산단가

• 현재 생산된 암모니아의 대부분은 비료 생산에 사용됨
• 오늘날 생산되는 모든 암모니아의 55%와 15%는 요소와 질산 암모늄 생산에 소요됨
• 각 비료는 암모니아가 주요 생산원가를 차지하며 암모니아 가격과 선형관계를 가짐
• 요소는 CO2를 필요로 하며, 이는 장기적으로 직접 공기 포집(DAC) 또는 바이오매스와 같은 탄소 중립 소스가 필요함을 의미함
• 현재 DAC는 CO2 톤당 USD 160-455으로 상대적으로 고가임
• 장기적으로 DAC 추정치는 CO2 톤당 USD 65 ~ 200으로 그 범위가 매우 넓음
• 요소 생산 및 질산암모늄 생산시 CAPEX 및 OPEX는 비료 톤당 USD 50 미만임
• CO2가격이 없는 경우에도 요소 가격은 질산암모늄 가격보다 가격이 높은 바, 가격 경쟁력은 매우 낮음. 단, 질산암모늄은 폭발위험으로 그와 관련된 규제기준이 높으며 안전문제가 있음. 또한, 벼농사에서는 요소를 다른 비료로 대체하기 어려움

 

[그림 1] 질산암모늄 가격과 탄소가격 변화에 따른 요소가격 변화 추이 비교

 

 

현재 설치 용량 및 공시 용량

• 현재 상업용 재생 암모니아 공장은 1기 운영 중이나 최근 3년간 수십 개의 재생 암모니아 프로젝트가 발표됨
• 1965년부터 페루의 Cusco 공장은 연간 0.02 Mt 미만의 암모니아를 생산하여 질산암모늄 공급원료를 제공함
• 최근 3년간 약 60개 이상의 재생 암모니아 프로젝트가 발표되었으며 2025년 이후에는 재생 암모니아 설비가 암모니아 생산설비 증설의 주요 부분으로 떠오를 전망임
• 2030년까지 총 암모니아 생산량의 6%를 차지하는 연간 1,500만 톤의 재생 암모니아 공장이 10년 이내에 가동을 시작할 것이라고 발표함
• 또한, 현재 발표된 총 재생 암모니아 용량은 연간 7,100만 톤으로 2040년 이전에 가동될 가능성이 높음
• 프로젝트 중 일부는 설 중이지만 대부분은 아직 건설계획 수립 단계임
• 그럼에도 불구하고 산업 실증 규모 프로젝트가 멀티 메가와트에서 기가와트 규모로 확장되고 추가 대규모 프로젝트가 발표됨에 따라 재생 암모니아 용량은 더욱 증가할 것으로 예상됨

 

[그림 2] 재생 암모니아 생산 전망 및 향후 추진 프로젝트 비교(2020-2030)

 

• 발표된 재생 암모니아 프로젝트는 1) 현재 시장과 에너지 시장 모두를 위한 기존 화석 기반 플랜트의 개조(브라운필드 프로젝트) 2) 주로 에너지 시장을 위한 그신규 건설 프로젝트(그린필드 프로젝트)로 구분됨
• 브라운필드 프로젝트를 위해 두 번째로 큰 암모니아 생산업체인 Yara 등은 다양한 프로젝트를 발표함
• 2022년까지 노르웨이 Porsgrunn에 5MW 알칼리 전해조가 설치될 예정이며, 이는 Porsgrunn의 전체 수소 생산량의 약 1%를 차지함
• Porsgrunn공장은 2025년까지 완전히 탈탄소화하는 것을 목표로 하고 있으며, 수력 발전 그리드로부터 전력을 공급받으며 재생 암모니아 생산량은 연간 약 500kt임
• 네덜란드 슬루이스킬(Sluiskil) 공장은 해상풍력을 활용하여 2024년 또는 2025년부터 재생 암모니아를 연간 75kt 생산할 계획임
• 또한, 최근 2030년까지 연간 800kt의 재생 암모니아 생산설비를 확충하기 위해 Pilbara 부지 타당성 조사를 발표함
• Australian Renewable Energy Agency(ARENA)는 Yara와 ENGIE에 2023년까지 운영될 10MW 전해조에 대해 AUD 4,250만 승인함
• 세계 최대 암모니아 생산업체인 CF Industries는 미국 루이지애나주 도날드슨빌에 위치한 연간 20kt의 재생 암모니아 프로젝트를 2023년까지 가동할 것이라고 발표함
• Yara와 CF Industries는 최근 2050년까지 순배출 제로 목표를 달성하기로 약속했으며 이를 위해서는 기존 재생 암모니아 발표를 대폭 확대해야 함
• 2021년 말 Iberdrola와 Fertiberia는 재생 수소를 스페인의 Puertollano에 있는 기존 암모니아 공장에 통합함. 이에 따라 연간 6kt의 재생 암모니아 생산이 즉시 가능할 것으로 예상되며 2025년까지 연간 57kt로 확장할 계획임. 또한, 태양광 발전의 간헐성을 관리하기 위한 배터리와 수소 저장 장치가 포함됨
• Greenfield 재생 가능 암모니아 프로젝트도 발표되고 있으며 이 프로젝트는 대부분 2025년부터 상업적으로 활용될 것으로 보임
• 최초로 건설된 상업 규모의 재생 암모니아 공장은 덴마크 서부 유틀란트에 위치하며 2022년부터 가동을 시작할 계획임. 이 공장은 육상 풍력과 Skovgaard가 개발한 연간 5kt의 암모니아 생산설비를 갖추고 있으며 Vestas와 Haldor Topsøe가 투자하고 지원함
• 필바라의 아시아 재생 에너지 허브(AREH)와 서호주의 웨스턴 그린 에너지 허브(WGEH)는 76GW의 육상 풍력 및 태양 에너지를 기반으로 연간 최대 30Mt의 재생 암모니아를 생산함.
• 호주에서는 연간 1-3백만 톤의 재생 암모니아 생신용량을 가진 수많은 다른 프로젝트가 발표됨
• 중동지역을 중심으로도 신규 재생 암모니아 프로젝트가 발표됨
• 사우디아라비아는 계획도시인 NEOM에서 육상 풍력 및 태양 에너지로 구동되는 암모니아 공장 건설계획을 발표하였으며 계획에 따르면 2025년까지 연간 약 120만 톤의 재생 암모니아를 생산함. 현재 건설 중임
• 다른 재생 암모니아 프로젝트는 오만과 아랍에미리트에서 발표됨
• 라틴아메리카 및 북미, 아프리카에서도 재생 암모니아 프로젝트를 추진하고자 함
• 재생 암모니아 생산을 위한 최적의 바람과 태양 조건(Armijo and Philibert, 2020)과 질산암모늄 기반 폭발물을 사용하는 기존 광산 산업이 발달한 라틴아메리카에서도 재생 암모니아 프로젝트를 발표함
• ENGIE와 Enaex는 2030년까지 재생 암모니아 생산용량을 연간 700kt에 확대할 계획이며 현재 파일럿 플랜트를 건설 중이며 해당 설비는 2024년에 운영할 계획임
• Maire Technimont는 미국에서 태양열과 풍력을 기반으로 하는 재생 암모니아 플랜트를 발표함
• 또한 Hy2Gen은 캐나다 퀘벡에 수력 발전 기반 암모니아 공장이 2025년에 가동될 것이라고 발표함
• 아프리카 암모니아 생산업체인 OCP는 독일의 Fraunhofer IMWS와 협력하여 태양 에너지를 기반으로 하는 재생 암모니아 파일럿 플랜트를 발표함. 또한 Stamicarbon의 자회사인 Maire Tecnimont는 2025년까지 케냐에서 재생 비료를 생산하는 것을 목표로 함
• 아프리카에서 가장 큰 재생 가능한 암모니아 프로젝트가 30GW의 풍력 및 태양열 용량으로 연간 1,100만 톤의 재생 암모니아 생산할 수 있는 모리타니에 제안됨

 

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