암모니아 혼소발전, 아시아 에너지 전환의 새 대안될까?

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암모니아 혼소발전, 아시아 에너지 전환의 새 대안될까?

키움증권 “혼소발전, 아시아 국가들에게는 생각보다 매력적”
에너지 발전 전환 단계서 석탄·암모니아 혼소 방식 연구 활발

민경종 기자 kospi007@naver.com
등록 2025.06.30 17:59:11

[산업경제뉴스 민경종 기자] 암모니아 혼소발전이 아시아 국가들에서 에너지 전환의 중요한 대안이 될지 관심이 쏠리고 있다.

혼소발전은 기존 화석연료와 무탄소 연료를 혼합해 발전하는 방식으로, 탄소 감축과 에너지 공급 안정성을 동시에 추구할 수 있는 기술로 평가받고 있는데, 그 중에서 탄소 감축량, 연료 단가, 투자비용 등의 측면에서 경쟁력 있는 LNG-수소 혼소, 석탄암모니아 혼소에 대한 실증연구, 정책개발 등이 활발히 전개 중이다.

특히 한국과 일본은 정부와 기업의 협력을 통해 혼소발전 기술 개발과 상용화를 가속화하고 있다. 그러나 경제적 타당성과 기술적 과제를 해결하기 위한 지속적인 노력이 필요하다는 것이 전문가들의 공통된 지적이다.

암모니아 혼소발전의 개념과 기술적 특징

지난달 24일자 김도현 키움증권 리서치센터 연구원이 작성한 ‘암모니아산업:비료부터 연료까지’라는 제하의 보고서에 따르면 혼소발전은 기존 화석연료(LNG, 유연탄 등)와 무탄소 연료(암모니아, 수소 등)를 혼합 연소해 터빈을 가동하는 방식이다.

암모니아는 수소에 비해 연소제어가 용이하고 설비 투자비용이 낮아 경쟁력을 갖추고 있다. 그러나 낮은 에너지 밀도와 연소속도로 인해 추가적인 설비와 기술이 필요하며, 질소산화물(NOx) 배출량 증가 문제도 해결해야 한다.

한국과 일본의 주요 발전업체들은 2030년 암모니아 혼소율 20%를 목표로 실증 및 투자를 진행 중이다. 그 중에서 탄소 감축량, 연료 단가, 투자비용 등의 측면에서 경쟁력 있는 LNG-수소 혼소, 석탄암모니아 혼소에 대한 실증연구, 정책개발 등을 활발하게 지속하고 있다.

혼소발전의 특성상 성질이 다른 두 연료를 혼합해 연소시키게 되는데, 이 과정에서 연소특성의 변화가 발생한다.

김 연구원에 따르면 이는 연소 안정성 및 효율, 배기가스 등 발전계통 전반에 영향을 주게 되는데, 이로 인해 추가적인 설비와 운전기술이 필요하다. 가장 논의가 활발한 암모니아와 수소혼소를 비교할 때, 암모니아 혼소설비 투자가 수소혼소 대비 32% 저렴하다. 수소의 특성상 연소제어가 더 까다롭기 때문이다.

특히 한국과 일본이 주도적으로 암모니아 혼소를 추진하는 이유는 LNG를 전량 수입하기 때문인데, 한국의 경우 LNG 도입량이 연간 440만톤에 달하며, 이중 47.1%가 발전용 LNG 도입량이다.

이로써 기존 석탄화력 설비를 활용할 수 있다는 점과 에너지 공급안정성 측면 모두를 생각할 때 혼소발전이 현실적인 선택지가 될 수 있다는 설명이다.

아시아 주요 국가들의 혼소발전 추진 현황

그렇다면 아시아 주요국 중 리딩 국가인 한국과 일본의 혼소발전 추진 현황은 어떠할까?

먼저 한국은 LNG 수입 의존도가 높아 암모니아 혼소발전을 적극 검토하고 있다.

삼천포, 영흥, 여수 등 석탄발전소를 대상으로 실증 연구를 진행 중이며, 2030년까지 혼소율 20%를 목표로 하고 있다. 또한, 암모니아 터미널과 Cracking 설비 증설 등 인프라 투자도 병행하고 있다.

또 일본은 2030년까지 암모니아 혼소율 20% 상업 가동을 목표로 실증 연구와 설비 투자를 진행 중이다. 경제산업성과 신에너지산업 기술종합개발기구(NEDO)가 정책을 주도하며, Green Innovation Fund를 통해 대규모 자금을 지원하고 있다.

경제적 타당성과 풀어야할 과제 ‘산적’

하지만 해결해야할 과제도 있다. 2024년 기준 아시아 LNG 가격은 $11.9/mmbtu로 높은 수준을 기록했으며, 암모니아 혼소발전은 LNG 발전 대비 연료비 절감 효과를 기대할 수 있다. 그러나 설비 투자비와 Blue/Green 암모니아의 높은 가격은 경제적 부담으로 작용할 수 있다.

또한 현정부 정책의 엇박자 가능성도 존재한다 정부가 ‘2040년 석탄발전소 전면 폐쇄’를 추진중인 가하면 산업통상자원부는 2030년까지 석탄발전소 24기에 암모니아 20% 혼소 기술을 적용하겠다는 계획을 발표했다.

탈석탄을 향한 분명한 목표와 석탄 인프라를 활용하려는 계획이 모순의 오류에 빠지면서 에너지 전환의 방향성에 대한 혼란이 제기되고 있다.

이에 더해 환경단체 등에서는 이러한 산자부의 이러한 정책추진 목표가 “탄소중립을 가장한 석탄 수명연장책”이라며 강하게 반발하고 있다.

그럼에도 불구하고 혼소발전은 기존 발전 인프라를 활용하면서 탄소 배출을 줄일 수 있는 현실적인 과도기적 대안으로서 하나의 선택지가 될 수 있어, 그 경제적 타당성과 기술적 과제를 해결하기 위한 지속적인 노력이 필요하다는 지적이다.

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