미래연료로선 작은 부족함이 있는 메탄올

선박분야에서 대체연료 추진사양으로의 전환이 빠르게 이뤄지고 있다. 지난 한 해 신조 발주가 이뤄진 선박들 중 45%인 539척이 대체연료 추진 사양을 채택하고 있다고 영국의 시장분석기관 클락슨(Clarksons)이 밝혔다. 
이러한 대체연료는 LNG, 메탄올, LPG 등이 주를 이루고 있다.
또 현재 선주들에 현재는 화석연료 기반으로 건조되어 있지만 이후 친환경 추진 연료를 쓸 수 있는 설비를 장착한 'Ready' 선박도 상당하다. LNG Ready 선박이 444척 운항 중이고 135척이 건조되고 있으며, 암모니아 Ready 선박이 249척, 메탄올 Ready선박은 247척, 수소 Ready 선박도 14척이나 건조되고 있다. 
이중 오늘은 메탄올에 대해 얘기하고자 한다. 

Mearsk社의 메탄올 추진선 이미지

컨테이너선 업계는 메탄올을 선택했다. 

최근 해운업계가 채택을 많이 하며 메탄올이 미래의 선박 연료로 부상하고 있다. 
베를린에서 처음 열린 1995년 COP 1에서부터 지난 달 끝난 UAE에서의 COP 28까지 전 세계 CO₂ 배출량은 235억 톤에서 375억 톤까지 60%나 증가했다. 하지만 세계 모든 이들의 노력으로 이러한 증가 추세는 곧 바뀔 것이라 바래보고, 특히나 해운업계에서 추진 연료를 기존의 화석연료에서 적극적으로 친환경연료를 채택해 가는 것에 우선 찬사를 보내고 싶다. 
우리나라의 대형 조선소들이 여러한 해운업계의 변화에 있어 가장 큰 수혜자가 되고 있음을 여러분도 물론 언론을 통해 잘들 알고 계실 것이다. 
최근 특히나 선박연료로 메탄올 채택이 늘어난 데에는 세계 1, 2 위의 규모의 컨테이너 선사들이 메탄올을 적극적으로 채택하고 대규모로 선박을 발주하고 있기 때문이다. 그리고 급기야 COP 28에서 Maersk와 CMA CGM은 메탄올이 미래의 연료라는 주장을 하게 된다. 

순위	선사	국적	선복량 (TEU) 2023.1월 기준	친환경 연료 채택
1	MSC	스위스	4,572,036	메탄올, LNG
2	Mearsk	덴마크	4,255,710	메탄올, 바이오디젤, LNG
3	CMA CGM	프랑스	3,384,710	LNG, 바이오디젤
4	COSCO	중국	2,863,660	LNG
5	Hapag-Lloyd	독일	1,733,452	LNG
6	Evergreen	대만	1,636,837	LNG
7	ONE	일본	1,527,159	LNG
8	HMM	한국	818,063	메탄올, 바이오디젤
9	YangMing	대만	707,354	LNG
10	ZIM	이스라엘	430,541	LNG

 
사실 메탄올은 그 화확식(CH₃OH)에서 보듯이 탄소를 포함고 있어 연소 시 이산화탄소를 배출하기에 LNG와 마찬가지로 탄소배출을 줄이는 정도의 친환경 연료로서 홍보는 문제없으나 미래의 연료라는 주장은 어울리진 않는다. 
하지만, 
메탄올이 기존 화석 연료에 비해 황산화물, 질소산화물, 온실가스의 배출이 적다는 사실
메탄올이 상온, 상압에서 액체 상태를 유지하여 저장과 운송 그리고 공급이 상대적으로 쉽다는 점
메탄올은 안전기준이 확보되어 있는 친환경 대체 연료라는 점
그리고 이후 재생에너지로 생산된 그린수소와 산업시설에서 포획된 이산화탄소를 합성하여 만들 수 있다는 점이 Mearsk가 다음 연료로서 메탄올을 채택한 이유이고 더불어 IMO의 탄소배출 감축 규제안에 따라 2050년까지 배출 총량을 50%까지 줄이려면 당장에 채용이 가능하여야 하기에 현실적으로 메탄올을 선택하고 발 빠르게 메탄올 공급망을 다지고 있는 이유이다. 

메탄올의 문제점

전 세계 선박은 연간 약 3억 3,000만 톤의 연료를 소비한다. 메탄올은 에너지 밀도가  낮고 발열량이 낮아(벙커C유의 절반) 전체 선박 추진 연료를 메탄올로 전환한다면 당장 6.6억톤의 필요하게 된다. 
하지만, 현재 전세계 메탄올 생산량은 1.1억 톤으로, 선박만의 연료로 메탄올을 사용한다 해도 현재 생산량의 6배 증산이 필요하고 인프라도 그만큼 늘어나야 한다. 참고로 지난 10년간 메탄올 생산량은 4,500만 톤 증가하였고 현재는 주로 천연가스 개질하거나 석탄을 이용하여 생산하고 있으니, 이러한 화석연료를 원료로 만들어진 메탄올을 올바른 친환경 연료라 할 수는 없을 것이다. 

연료	발열량	장점	단점
메탄올	4,940 kcal/L 5,500 kcal/kg	배기가스 배출량이 낮음 호환성이 높음 재생 가능성이 있음	에너지 밀도가 낮음 인프라 개발이 부족함 안전 문제가 있음
LNG	10,200 kcal/Nm³ 22,000 kcal/kg	배기가스 배출량이 낮음  자원이 풍부하고 공급이 용이 에너지 효율성이 높음	메탄슬립 발생→온실가스 저감 효과가 ↓ 연료 저장이 어려움,  초기 투자 비용이 높음
암모니아	3,180 kcal/Nm³ 8,200 kcal/kg	연소시 탄소 발생하지 않음 연료전지에 적용 가능 수소의 저장 및 운송 매채체로 활용 가능	독성이 강함 인프라 요구 사항이 높음 초기 투자 비용이 높음
벙커C유	9,980 kcal/L 11,000 kcal/kg	가격이 저렴함 공급이 안정적임	배가가스 배출량이 높음 환경 오염이 심함

연료 자체로만 아니고 에너지 밀도와 발열량이 작다 보니 메탄올 추진선은 기존의 벙커C유 추진선 대비 2.2배 용량의 큰 연료 탱크를 구비해야 하는 등 상기 표에 언급된 연료의 추진선 중 가장 큰 연료 탱크를 설치해야 한다.   
 

친환경 메탄올 생산 방법

바이오메탄올

바이오매스라고 하는 식물성 원료를 이용 메탄올을 제조하는 방법이다. 바이오매스는 전부질, 당질, 목질 등의 성분으로 구성되어 있으며 당화 과정을 거친 바이오매스는 발효되어 메탄올로 만들어 진다. 1톤의 메탄올을 얻기 위해 약 2톤의 바이오매스가 필요하고 상기한 6.6억 톤의 메탄올을 생산하려면 13억 톤의 바이오매스가 필요하나, SAF 등 계속되는 바이오연료의 수요 증가로 2027년 까지는 원료 공급이 수요를 못 쫓아갈 것으로 IEA는 전망하고 있다.
(지난 '칭다오 맥주' 편에서 살펴본 발효과정을 통한 에탄올, 수소, 메탄가스 생산에 대해 읽어 보셔도 상식 1 증가합니다)

그린메탄올

재생에너지를 전력으로 사용하여 생산된 그린수소를 이용 산업설비에서 포집된 이산화 탄소와 합성하여 만든 메탄올을 그린메탄올이라 한다. 비교적 낮은 온도에서 직접 이산화탄소를 수소화하여 제조할 수 있고, 포집된 이산화탄소를 재활용하는 것이기에 온실가스 배출량을 줄이는 효과는 있으나 아직 그린수소를 생산하는 인프라도 제대로 갖춰지지 않은 상태이고 생산에 들어가는 돈이 만만치 않을 것이라는 것이 한자 한자 타이핑 하면서 느껴진다. 
 
이러다 보니 혹자는 메탄올의 미래 친환경 에너지 역할에 의구심을 표명하고 지나쳐 가는 중간 단곈의 연료에 이러한 대규모 투자 효용성에 문제를 제기하고도 있다. 
 
하지만 아직 명확하게 답이 나오지 않은 탄소 중립 그길에 답이 나올 때까지 손 놓고 기다릴 수도 없는 상황이니 어떻게든 움직이려는 Mearsk 등 해운업계의 노력에 박수를 보탠다. 
어쩌겠는가 올해 역대 최대의 더위와 더불어 기온이 기후저지선을 넘나든다고 하지 않는가.