암모니아 운반선(VLAC), 수소 사회를 끌고 오는가.

11월 11일 블루수소 편에서 수소의 운반체로서 장점을 지닌 암모니아에 대해서 설명한 적이 있다. 이때 암모니아는 기존의 LPG선을 통해 운반할 수 있다고 정리하였다. 그런데 최근 국내 조선소들의 암모니아 운반선 수주에 대한 기사들을 보면서 왜 별도의 운반선을 발주하고 있는 거야 가격도 척당 1억 불이 넘는 싸지 않는 선박인데 말이야 하고 의문을 품으실 분들이 있을까 좀 정리를 해 보겠다. 

친환경 무탄소 연료 암모니아

과거 70년대생까지는 직접 경험으로 기억하실 것이고 그 이후 세대는 아마도 교육을 통해서 알고 계실 화장실에서 고약한 냄새를 품는 그 기체가 암모니아다. 단백질이 체내에서 미처 요소로 변환되지 못한채 소변과 함께 배출되었기에 우리의 뇌리에는 깨끗하지 못한 화장실 가스로 기억하고 있다. 과거의 암모니아는 식물들에 질소를 공급하는 비료의 원료로서 혹은 대형 냉장고의 냉매 등으로 사용되었으나 최근 과거와는 다른 용도로 친환경 혹은 수소 등을 얘기할 때 자주 언급되고 있다. 그렇다 암모니아는 그 자체로 친환경 무탄소 연료이다. 화학식으로 연소의 과정을 살펴보면 쉽게 이해가 될 것이다. 

보는 것처럼 질소와 수소원자로 구성된 암모니아는 산소와 만나 연소하며 질소가스와 물만을 배출하며 어느 온실가스 배출도 없다. 그래서 앞서 설명한 것처럼 암모니아를 연료로 하는 대형 엔진이 만들어지고 이러한 엔진을 바탕으로 암모니아늘 추진체로 하는 선박들이 만들어지고 있는 것이다. 
 

블루수소

 

수소 운반체 암모니아 

역시 화학식으로 살펴보면 현재 가장 경제적이고 쉽게 얻을 수 있는 수소는 천연가스(CH4)를 수증기를 쐬어 개질하여 얻게되는 블루수소이다. 이렇게 만들어진 수소는 운반성이 좋지 않으니 공기 중 78%를 차지하는 질소(N2)를 취해 수소와 반응시키면 암모니아가 생성되고 열이 발생하게 된다. 요렇게 만들어진 게 암모니아이고 자체로 무탄소 연료이며 또한 수소의 운반체가 되는 것이다. 

블루수소로 암모니아 생성 화학식

이렇게 운반된 암모니아는 다양한 방법으로 다시 질소와 수소로 분리가 되는데 금속과 암모니아를 반응시켜 금속아마이드 와 수소로 분리되든지 바로 에너지를 공급하여 질소와 수소를 해리시키는 방법 등이 있고 계속해서 좀 더 쉽고 경제적으로 수소를 분리하는 방법들이 연구/개발되고 있다. 

수소 운반체

지금까지 암모니아 운송 수요가 그리 크지 않은 상황에서는 그냥 LPG 운반선을 통해 암모니아를 온송하는 것이 문제가 되지 않았다. 하지만 친환경 연료로서 LNG 뿐만 아니라 LPG의 수요도 늘어가고, 무탄소 연료로서 혹은 수소 운반체로서 암모니아의 운송수요가 점차 늘어가며 운송효율이 고민되며 운송선은 대형화 그리고 암모니아는 별도 전용 운반선으로 발주가 시작되게 되었다. 특히 수소 운반성이 뛰어난 암모니아가 수소사회를 구현하는데 핵심 기술로 각광을 받으면서 암모니아 운반선에 대한 수요도 가파르게 상승할 것으로 전망되고 있다. 

11월 1일 글 왜 수소인가? 에서 옮겨 옴.

VLGC와 VLAC 

VLGC(Very Large Gas Carrier)는 대형 LPG 운반선, VLAC(Very Large Ammonia Carrier)는 대형 암모니아 운반선으로 요즘 각광받고 있는 용량은 90,000 m3 정도로 선박의 크기는 대략 길이 230m, 폭 36~37m, 깊이 22m 이상으로 보면 된다. 
63빌딩 높이가 249m이니 대략 감이 오시려나? 
암모니아를 VLGC로 수송을 할 수 있음에도 VLAC가 따로 발주 나오는 이유는 화물 운송 효용성 때문이다. LPG의 비중은 0.51(프로판) ~ 0.53(부탄)인 반면 암모니아는 0.68로 LPG 운송을 목적으로 건조된 VLGC의 화물창에는 암모니아를 80% 미만만 실을 수 있단 얘기이다. 화물 운송 수요의 증가는 추가로 20%를 더 실어 나를 전용선을 발주하기에 충분한 이유가 된 것이다. 

2019년 0.1MT 이상되는 암모니아 교역 (출처 , 암모니아 연료 운반선을 사용한 암모니아 해상 운송에 대한 기술적 - 경제적 분석 2024)

 

2050년 2,170척 필요

탄소중립 목표 달성을 위해 수소 사용이 증대하고 2050년 발전수요만으로 1억 2천만 톤의 암모니아 운송이 필요하다고 보면 90,000 cbm급 VLAC는 2,170척 필요하고 현 시세로 2,380억 불의 시장이 형성된다. 즉 연평균 120척 정도의 꾸준한 발주가 기대된다는 것으로 VLAC는 지금의 LNG 선 이후  우리나라 조선업의 고부가가치선의 계보를 이을 수 있을 것이다.  
현재 VLAC의 수주 잔량 25척 중 HD한국조선해양, 한화오션이 각각 14척, 5척으로 76%를 우리가 들고 있고 나머지 6척은 중국의 Jiangnan 조선소가 확보하고 있다. 삼성중공업도 200,000 cbm급 초대형 암모니아 운반선의 개념설계에 대해 AIP(Approval In Principle)를 득하고 지난 9월 싱가폴 Gastech에서 발표하여 시장의 확대에 대비하고 있으니 우리나라 조선업계에 강력한 수혜가 될 것으로 기대하며 글을 마치고자 한다. 
 
* cbm (cubic meter)