[에너지 - 수소 #23] IRENA Innovation Outlook Ammonia 2022 - 제3장 생산성 및 지속가능성 - 배출량 및 암모니아 생산 지속가능성

현재 암모니아 생산을 통해 발생하는 CO2는 연간 약 0.5Gt이며 이는 세계 온실가스 배출량의 1%를 차지함

 

 

암모니아 생산 공정의 탄소 발자국은 수명 주기 분석(생산 및 유통, 소비 등 모든 단계)을 통해 추정 가능

 

 

수명 주기 분석을 통해 암모니아 생산방식별 CO2 총 배출량을 확인할 수 있고 이를 통해 재생 암모니아로의 전환 시 감축가능한 CO2양 추정 가능

• 재생 암모니아와 CCS가 있는 화석 기반 암모니아의 온실가스 배출량은 배출 완화가 없는 화석 기반 암모니아의 온실 가스 배출량보다 상당히 낮음
• SMR 기반 암모니아 생산은 암모니아 톤당 최소 1.6톤의 CO2를 생성함
• 천연가스 생산 및 처리, 운송 중 누출되는 메탄의 양이 상당하며 이는 암모니아 톤당 최대 0.9톤의 CO2로 추산됨
• 메탄(CH4)은 100년 단위로 CO2보다 30배, 20년 단위로 85배 더 높은 지구 온난화 잠재력을 가지고 있는 바, 탄소 발자국을 고려시 함께 고려되어야 함
• 또한, 업스트림 메탄 누출은 CCS를 사용여부와 관계없이 발생함
• CCS를 사용하면 저장소에서 CO2 누출고 고려할 필요가 있음
• 결과적으로 CCS가 추가된 SMR 기반 생산 시 전과정 배출 감소는 60-85%로 제한될 되는 바, CCS가 포함된 화석 기반 암모니아는 탈탄소화된 암모니아 생산을 위한 중간 단계임

 

 

재생 암모니아의 전기분해 지속 가능성은 기술과 적절한 수자원 공급여부에 달림

• 희소금속 이용 등의 문제는 기가와트 규모의 PEM 전기분해 설비 건설시 고려되어야 하나 알칼리성 또는 고체 산화물 전기분해에서는 고려할 필요 없음
• 수자원 공급이 손상되어서는 안 되며 기가와트 규모의 암모니아 플랜트에 담수화된 해수를 사용이 가능해야 함
• 전기분해로 인한 암모니아는 암모니아 1톤당 약 1.6톤의 담수가 필요하며 냉각 및 지원 시스템을 위한 추가적인 수자원을 필요로 함
• SMR의 암모니아는 암모니아 톤당 약 0.6톤의 물이 공급원료로 필요함
• 전기분해 기반 수소 생산은 일반적으로 전력망의 전기를 활용해서는 안됨
• 이는 전력망을 통해 공급되는 전력이 화석연료를 통해 발전될 수 있으며 화석 기반 암모니아 생산보다 온실가스 배출이 더 높을 수 있기 때문임

 

 

현재 구축된 기반시설을 활용하여 운송할 경우 암모니아 메가줄(MJ)당 최대 10g의 CO2 배출이 추가되며 이는 암모니아 톤당 0.2톤의 CO2에 해당함

 

 

전체 가치 사슬을 탈탄소화하면 재생 암모니아의 탄소 발자국은 현재 암모니아 톤당 약 0.5톤에서 2050년까지 0.1톤 미만으로 감소할 수 있음

 

 

암모니아가 선박 연료 또는 전력원으로 활용될 경우 이산화질소(N2O) 배출을 억제필요

• N2O는 CO2의 298배에 달하는 지구 온난화 잠재력을 가지고 있는 바, N2O 배출량은 법을 통해 강력하게 규제하고 있음
• 암모니아와 그 파생물(디젤 배기 유체 또는 AdBlue로 알려진 요소 용액)은 선택적 촉매 환원(SCR) 기술을 사용하여 저감 중임
• 또한, 해양에서는 부영양화를 방지하려면 암모니아 배출을 최대한 억제해야 함

 

[그림 1] 각 연료별 암모니아 생산시 온실가스 배출량

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