e-퓨얼 키워드, 재생에너지·수소원료·합성원료
내연기관 탄소중립 실현 가능한 현실적 수단이 e-퓨얼
e-퓨얼로 에너지 안보 위협 막는다
실제로 상당수 경제학자들은 재생에너지 보급 확대에 따른 ‘그린플레이션(greenflation)’을 우려하고 있고 일부 현실화되고 있다. ‘그린플레이션’은 친환경의 ‘그린(green)’과 물가 상승을 뜻하는 ‘인플레이션(inflation)’의 합성어로 재생에너지 확대나 탄소 중립을 실현하는 과정에서 관련 원자재 공급이 부족해지며 가격이 상승하고 경제 전반에 물가상승이 발생하는 현상을 말한다. 배터리나 태양광 패널 제조 원료인 리튬, 니켈, 코발트, 망간 같은 원자재와 소재, 부품 가격이 최근 들어 3∼4배 정도 상승 중인 현상이 그린플레이션의 출발점이 되고 있다.
단국대 조홍종 경제학과 교수는 재생에너지 보급 확대에 치중하면서 석유나 천연가스 개발 투자가 줄어 들고 화석연료와 재생에너지 가격이 동시에 상승하는 더블 그린플레이션(Double Greenflation)에 직면하게 될 것이라는 전망도 내놓고 있다.
이보다 더 큰 문제는 배터리 등의 원료가 되는 희토류 자원이 중국이나 호주, 아프리카 일부 국가에 집중되어 있어 우리나라 같은 자원 빈국에게 심각한 안보 위협이 될 수 있다는 점이다. 이같은 우려는 e-퓨얼연구회 보고서에서도 언급되어 있다. ‘수송 동력원이 전력에 지나치게 의존하는 경우 천재지변, 정전, 전시상황 등의 비상사태 발생 시 국가적 에너지안보 문제를 초래할 수 있고 특수 승합·화물차, 군용차 등은 전기·수소차 전환 대상에서 제외돼 일정 규모 이상의 내연기관 수요가 꾸준히 존재하게 될 것’이라며 ‘e-퓨얼 등으로 에너지원을 다양화할 필요가 있다’고 주문하고 있다.
군용 차량·함정 대상 민·군 협력 e-Fuel 실증도 추진
유럽과 일본 등 주요 선진국에서는 e-퓨얼 상용화 속도를 높이고 있다. EU는 높은 에너지 밀도와 동력 시스템 안정성이 요구되는 항공기에 e-퓨얼 적용을 구체화 중이다. 항공기의 경우 전동화 즉 전기배터리 방식으로 운행하는 것이 어렵다고 판단해 e-퓨얼 혼합 의무화 방안을 제시하고 있다. EU가 지난 해 7월 발표한 ‘Fit for 55’에 따르면 ‘지속가능한 항공연료’ 63%(e-Fuel 28%) 혼합 의무화 방안이 추진된다.
유럽 국가중에서는 독일의 대응이 가장 적극적이다. 정부 차원에서 20 여개 이상의 P2G(Power to Gas) 실증 플랜트를 운영하고 있고 수송부문 재생에너지 규정을 고쳐 e-퓨얼 항목을 신설해 인센티브도 부여하겠다는 입장이다. 구체적인 로드맵도 공개됐는데 2026년까지 e-Fuel을 도입하고 2030년에는 2%까지 단계적 상향하며 온실가스 감축 할당량 계산시 2배 계수를 적용하는 인센티브를 부여한다.
지난 해 6월 ‘탄소중립을 위한 그린 성장 전략’을 수립한 일본 정부는 ‘e-퓨얼’을 포함시켜 향후 10년간 기술개발·실증을 집중적으로 실시하고 2040년까지 상용화한다는 계획이다.
우리 정부도 지난 해 2월 수립한 ‘제4차 친환경자동차 기본계획’을 통해 e- 퓨얼 개발·활용을 위한 ’CO₂-Recycling’ 프로젝트 추진 계획을 제시했다. 해당 계획에 따르면 CO₂와 H₂를 원료로 메탄·에탄올을 생산해 내연기관 자동차와 항공기 연료로 활용된다. 지난 해 6월 발표된 ‘이산화탄소 포집·활용(CCU) 기술혁신 로드맵’에서는 2050년까지 합성연료 등을 상용화하겠다는 계획이 제시됐다. 또한 급격한 전동화가 어려운 군용 차량·함정을 대상으로 e-퓨얼 활용이 가능하도록 품질 수준을 향상·검증하기 위해 민·군 협력 e-Fuel 실증사업을 추진한다.
국내외 정유사, 자동차 제작사 등 관련 산업계도 e-퓨얼 상용화에 속도를 내고 있다. 현대자동차는 e-퓨얼 엔진 적용 기술 동향에 대한 모니터링에 더해 e-퓨얼 적용이 확대, 법제화될 경우를 대비한 기술 대응을 추진중이다. 현대중공업그룹은 e-퓨얼의 일종인 e-메탄올 적용이 가능한 선박용 메탄올 엔진 개발과 생산 설비 구축을 추진중이다.
사우디 아람코 등 해외 석유기업 중심으로 CO₂ 포집율을 확대하기 위한 MCC 원천기술 개발도 진행중이다. ‘MCC(Mobile Carbon Capture, 차량 배출 포집)’는 차량에 CO₂ 포집 장치를 설치해 엔진 연소 단계에서 직접 포집·저장하는 기술로 차량 운행 과정에서 발생되는 온실가스까지 감축하게 되면 e-퓨얼을 사용하는 내연기관차의 탄소 저감 능력을 배가될 것으로 전망된다.
수요·경제성 확대 위한 정책적 지원 요구돼
e-퓨얼의 다양한 장점에도 불구하고 상용화 과정까지 넘어야 할 산이 적지 않다. 기술개발과 경제성 확보가 쉽지 않기 때문이다. 산업통상자원부에 따르면 우리나라는 수소·CO₂ 생산과 합성 공정 같은 제조공정의 원천기술은 다수 확보 중이지만 상용화를 위한 실증 연구는 아직은 초보적인 수준에 머물고 있다.
e-퓨얼의 경제성 확보도 아직은 요원하다. ‘e-Fuel 보고서’에 따르면 e-퓨얼 합성 공정 중 하나인 F-T 공정 중 생산비가 5~10% 저렴하고 가변적 운전이 용이한 직접전환법이 유리한데 이 기법을 적용해도 석유제품과 유사한 수준의 생산 비용 도달 시점은 2050년으로 전망되고 있다. 2050년 이후의 e-퓨얼 상용화 시점 가격을 리터당 0.94$ 수준으로 전망하고 이 때쯤의 유가 상승, 수소 가격 저감 등을 환경을 고려할 때 석유연료와 유사한 수준의 생산 비용이 될 것으로 예측하고 있다.
e-퓨얼의 안정적 수요가 보장, 확보되는 정책적 뒷받침과 지원도 중요하다. 정유사들이 e-퓨얼 생산 기술을 개발하고 설비를 구축하려면 천문학적인 자금이 투입돼야 하는데 수송수단이 급격하게 전동화로 전환되고 내연기관에 대한 환경 규제 등이 강화되면서 e-퓨얼의 수요 불확실성이 존재하기 때문이다.
이에 대해 e-퓨얼연구회는 ‘e-퓨얼 등 탄소중립연료를 활용하는 내연기관을 탄소중립으로 인정하는 공식적·국제적 논의가 필요하고 신재생에너지연료 혼합의무화 제도(Renewable Fuel Standards, 이하 ‘RFS’)를 확대 개편해 수송부문 감축 수단을 폭넓게 인정해 민간과 공공 분야 수요 창출을 유도해야 한다’고 주문했다. 환경친화적자동차 개발보급촉진법과 신재생에너지 개발이용보급촉진법을 개정해 e-퓨얼은 신재생에너지, e-퓨얼 차량은 친환경차에 포함시켜 연료비 보조금을 비롯한 면세 혜택 등 공급자·수요자 인센티브를 제공해야 한다고도 제언했다. 정부의 정책적 인센티브가 보장돼야 안정적인 수요가 창출되고 정유사나 자동차 제작사 등 e-퓨얼 관련 산업계가 안심하고 적극적인 투자에 나설 수 있기 때문으로 이와 관련한 보다 적극적인 논의가 진행되기를 기대한다.
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김신 - 지앤이타임즈
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