| 초록 |
Ⅰ. 사업개요 □ 사업 추진 배경 ㅇ (국가 전략기술) 10대 국가전략기술인 수소 정책으로 암모니아(수소 캐리어)의 중요성이 대두, 수소 사회 실현을 위한 그린암모니아 보급 확대 필요 - 2021년 국가안보, 신산업 관점 10개 필수전략기술 선별해 집중 지원 · (경쟁형) 수소 → 도전적 연구개발로 신속한 기술 확보 및 상용화 ㅇ (암모니아의 중요성) 재생에너지의 지역적 편재성과 시간에 따른 간헐적 생산 문제를 해결하기 위해서 액상 형태의 대규모 장거리 수송 및 장기간 저장이 용이한 수소 캐리어가 필요하며 암모니아가 이에 해당 ㅇ (암모니아 활용성) 암모니아는 발전설비(전력, 해운선박)에서 무탄소 연료로 직접 활용할 수 있어 암모니아의 소비량이 증가할 것으로 전망 - 그린암모니아는 2050년 선박연료의 45%를 차지할 것으로 전망, 2030년 국내 수요는 2020년 대비 약 10배 증가한 1,100만 톤 전망 ㅇ (국내 암모니아 활용 한계) 한국의 경우 암모니아 소비 전량을 수입에 의존하고 있으므로 국제정세변화 및 자원무기화 등에 따른 지정학적 리스크가 존재 ㅇ (전망) 세계적 탄소중립 정책 추진으로 암모니아를 수소캐리어 및 무탄소 연료로서 보급 확대하기 위한 기술 개발을 통한 주도권 확보 필요 □ 사업의 필요성 ㅇ (부처 간 협력 필요) 2050년 탄소중립 목표 달성을 위해서 암모니아 생산 시스템의 원천기술 개발 및 실증 연구 수행을 위한 부처 간 협력 필요 - 선박용 암모니아 연료의 현지 생산을 목적으로 규제자유특구 내 플랫폼 구축, 실증 및 연구용 선박 적용이 가능한 해양수산부와의 협업이 필수적 ㅇ (기존기술 한계극복) 하버-보슈 공정은 고온(300~500˚C), 고압(100~ 300bar)이 필요한 기술로, 온화한 조건의 저비용 및 그린 암모니아 합성 기술 필요 - 세계 총에너지 생산량의 1%를 소비하는 하버-보슈 공정을 통해 주로 생산되며, 생산과정에서 세계 CO₂배출량의 1.4%를 발생 ㅇ (에너지 자립을 위한 기술개발) 국내 암모니아 공급 정책은 대부분 해외 투자를 통한 암모니아 생산과 수입을 전제로 하기 때문에 지정학적 리스크가 존재 - 전자선 기술 기반의 국내 자체적인 암모니아 생산 시스템을 개발하여 안정적인 암모니아 공급에 따른 에너지 자립 및 안보 강화가 필요 ㅇ (수요자 중심의 연구필요) 국제해운 탈탄소화 규제 강화로 인한 친환경 선박 및 연료 전환 목표로 인하여 선박, 해운 등 수요자 기반의 협력 연구 필요 - 국제해사기구(IMO)는 2050년까지 탄소배출 감축목표를 기존 50%에서 100%로 상향, 무탄소 연료를 필수적으로 사용해야 하는 상황 Ⅱ. 다부처공동R&D 추진 필요성 □ 문제해결이슈 ㅇ 정부 발표 로드맵에 의하면 2030년 암모니아 수요량은 약 1,100만 톤으로 추정되며 세계 암모니아 공급 능력 대비 해외 암모니아 발전 활용률, 국내 설비 이용률 증가에 따라 암모니아 수급에 어려움을 겪을 수 있음 ㅇ 일본 수출 제재로 인한 소·부·장 사태로 말미암아 암모니아 주요 수출국인 중동, 러시아, 최대 생산국인 중국에서 암모니아를 수입하는 경우 정세불안, 자원 무기화 등 지정학적 리스크가 존재 ㅇ 국내 자체적으로 안정적인 암모니아 생산 및 시장 선점을 통해서 에너지 자립 및 안보 강화가 가능하도록 암모니아 생산 원천 기술 내재화 및 기술의 국산화가 필수적임 □ 정부지원 필요성 ㅇ (정부지원 필요)국내 암모니아는 산업은 기업들이 해외수입에 의존하는 형태이고, 국내 생산에 관련 산업은 초기단계로 정부 주도의 암모니아 산업 생태계 구축 시급 - 암모니아 산업의 활성화는 국가 10대 전략기술인 수소 산업의 생태계 발전에 기여 - 방사선 기술은 대형연구시설이 필요하고, 관련 규제 등에 따라 기업 주도 개발에 문턱이 있고, 암모니아 가스는 안전 규제 문제로 실증 연구에 제한이 있어 국가 주도의 연구가 필요 ㅇ (후속사업지원 필요) 방사선기술개발 사업의 성과 활용 기회 및 부처 간 연계 사업 부족으로 방사선 기술이 균형 있는 타 기술과 융합 및 성장에 한계 ㅇ (다부처공동기획) 과기정통부와 해수부의 공동기획으로 부처 간 융합에 의해 탄소 중립의 적극적 대응을 위한 기술 지원 필요 □ 다부처 추진 타당성 ㅇ 단일 부처(과학기술정보통신부)의 원천기술 개발을 통한 결과물에 대하여 실용화를 전제로 한 실증 연구를 위해서는 실제 테스트베드와 연계 가능한 부처 협력이 필요함 ㅇ 그린 암모니아의 주 수요처 중 하나는 친환경선박, 즉 암모니아 추진선이며 국제적인 선박의 탈탄소화 규제 강화로 인하여 활용 부처(해양수산부)의 암모니아 연료 공급망 체인 구축이 시급한 실정 ㅇ 신재생에너지 보급 확대 정책에 따라 선박용 암모니아 연료의 현지 생산을 목적으로 규제자유특구 내 플랫폼 구축, 실증 및 연구용 선박 적용이 가능한 활용 부처(해양수산부) 및 정부출연연구소(선박해양플랜트연구소)의 협업이 필수적임 ㅇ 본 기술의 핵심 활용부처(해양수산부)가 과제기획 단계부터 참여하여 부처 간 요구사항이 최대한 반영될 수 있도록 사업을 진행함으로써 기술적 완성도를 향상시켜 조기 상용화 달성 ㅇ 부처 관계자 및 전문가 등의 구성으로 관련 요구사항을 모두 반영한 공통기술 목표를 설정, 개발함으로써 독자 개발 시의 자원 투입 중복성 배제 가능 ㅇ 부처 간의 협력조정을 통하여 연구개발, 법·제도, 관련정책의 일원화로 가치 창출의 효율화 및 극대화를 이끌어 낼 수 있으며, 공통의 정책적 목표를 효과적으로 달성 가능 Ⅲ. 사업 목표 및 내용 □ 사업 목표 ㅇ 일반 대기로부터 얻어진 질소산화물을 활용한 암모니아 합성을 통하여 화석연료를 대체할 수 있는 무탄소 연료 생산을 위한 차세대 핵심 연료 생산 시스템 개발 및 실증 □ 사업 범위 ㅇ (사업내용) 본 사업은 4개의 연구과제로 구성되어 있고, 1) 원천기술, 2) 시스템 구축, 3) 파일럿 실증 연구 ㅇ (원천기술개발) 전자선 기술 기반 질소산화물 생산 및 질소산화물 농축 기술과 전기화학적 암모니아 합성 기술의 핵심·원천 기술 확보 ㅇ (시스템 구축) 질소산화물 유래 암모니아 생산 통합 시스템 구축과 파일럿 실증을 위한 기술 고도화 ㅇ (파일럿 실증) 선박용 그린 암모니아 연료 해상 생산을 위한 파일럿 공정 구축 및 실증을 통한 기술 검증 □ 단계별 사업 내용 ㅇ (1단계: 질소산화물 유래 암모니아 생산 원천기술 확보) 원천기술 확보 단계로 실험실 규모 유량, 질소산화물 농도, 암모니아 전환율 확보 및 파일럿 공정 설계 ㅇ (2단계: 선박용 그린 암모니아 사용을 위한 파일럿 규모 실증) 파일럿 규모의 질소산화물 및 암모니아 생산 통합 공정 시스템 제작, 구축 및 실증 시험 진행을 통한 데이터 확보 □ 세부과제별 사업 내용 ㅇ (1세부) 전자선 이용 고농도 질소산화물 생산 - (원천기술개발) 대기를 이용한 전자선 기반 고농도 질소산화물 합성 및 생산 공정의 핵심·원천 기술 개발 - (시스템 구축) 파일럿 수준의 유량 처리 가능한 실증용 질소산화물 생산용 전자선 공정 시스템 구축 ㅇ (2세부) 흡착 공정을 통한 질소산화물 농축 - (원천기술개발) 고선택성 질소산화물 흡착제 및 공정 기술 개발을 통한 고농도 질소산화물 농축 핵심·원천 기술 개발 - (시스템 구축) 질소산화물 흡착제 양산 기술 및 파일럿 수준 실증용 질소산화물 농축 공정 시스템 구축 ㅇ (3세부) 전기화학적 질소산화물 전환을 통한 암모니아 생산 - (원천기술개발) 질소산화물의 전환을 통한 그린암모니아 생산을 위한 저가 촉매, 전극, 이온교환막 소재 및 공정 기술개발 - (시스템 구축) 질소산화물 및 암모니아 현장 분석시스템이 갖춰진 그린 암모니아 대량생산 파일럿 테스트베드 구축 ㅇ (4세부) 선박용 그린 암모니아 사용을 위한 파일럿 실증 - (파일럿 실증) 질소산화물 활용 암모니아 대량생산 파일럿 실증 및 비용효과성 분석(CAPEX/OPEX 분석) - (시스템 구축) 독성물질인 암모니아 처리에 대한 안전기술 확보 □ 성과 목표 및 지표 Ⅳ. 사업 추진 방법 □ 추진전략 ㅇ 부처 간 역할분담 - (주관: 과학기술정보통신부 원천기술개발) 고농도 질소산화물 발생 및 농축과 질소산화물 환원을 통한 전기화학적 암모니아 생산 전 주기적 원천기술 개발 - (참여: 해양수산부 |
