인공석유와 인공 천연가스 근황 업데이트(feat E-메탄, E-퓨얼)

최근 동향을 반영해서, 업데이트합니다.

히스토리를 아시면, 32번까지는 스킵 하셔도 됩니다.

1. 2차 대전 때 독일의 약점은 제대로 된 유전이 없었던 것임.

2. 전투기와 탱크 등 기름 먹는 하마들을 유지하려면 어마어마한 기름이 필요함.

3. 기름은 엄청나게 필요한데, 독일에는 제대로 된 유전이 없었고, 바다는 해상봉쇄되어 외국의 기름을 가져오기도 힘들었음.

4. 이런 상황에서도 독일이 6년을 버틸 수 있었던 비밀은 인공석유였음.

5. 석유나 석탄의 주성분은 똑같이 탄소와 수소임.

6. 석유와 석탄의 차이가 있다면 석유는 수소의 비율이 13%이고, 석탄은 5%인 정도임.

7. 석탄에 수소를 8% p 첨가하면 석유를 만들 수 있음.

8. 1913년 독일의 화학자 베르기우스는 석탄에 있는 고체 탄화수소에 고압을 가해 석탄을 중유나 중질유로 바꾸는 방법을 개발함.

9. 베르기우스의 이론을 적용해서 독일의 로이나 지역에 연간 10만 톤 생산이 가능한 인공석유 공장이 처음 건설됨.

10. 2차 세계대전이 시작되자, 독일은 인공석유 공장 규모를 크게 키움.

11. 1943년에는 하루 12만 4천 배럴의 인공 석유가 생산되며, 독일군 전체 유류의 57%, 항공용 가솔린의 95%가 인공석유로 사용됨.

12. 1944년 5월, 연합군이 9백 대 이상의 폭격기를 동원해 인공석유 공장들을 폐허로 만들자, 1년 후 독일의 항복을 받을 수 있었음.

13. 당시 인공석유를 만들기 위한 석탄은 유럽 최대의 석탄 탄광인 독일 루르에서 가져왔지만, 남아공에서도 수입을 했었음.

14. 독일이 2차 세계대전에서 패망하고, 인공석유보다 가격이 싼 중동산 석유가 들어오자, 인공석유 공정과 기술은 필요가 없어짐.

15. 석탄을 독일로 수출하던 남아공의 국영기업인 사솔이라는 회사가 독일이 포기한 인공석유 공정과 기술을 가져가게 됨.

16. 남아공은 여러 가지 자원이 많이 나오는 나라지만, 석유만은 나지 않았음.

17. 남아공은 인종차별 정책 때문에 원유 수입이 완전히 차단될지 모른다는 에너지 안보 불안을 가진 나라였음.

18. 남아공은 원유를 전략 자산으로 취급해서 남아공 최대 탄광 지역인 세쿤다에서 석탄으로 인공석유를 생산하기 시작함.

19. 현재도 사솔은 연간 500만 톤의 인공석유를 생산해서, 남아공 전체 석유 소비의 30% 이상을 커버하고 있음.

20. 남아공이 만드는 인공석유는 기존 석유보다 황이나 이산화탄소, 질소산화물 등 오염물질을 35% 적게 내보냄.

21. 인공석유를 만들 때 나오는 수은이나 황등은 분리한 후 별도로 판매하고, 찌꺼기는 벽돌로 만드는 등 친환경 사이클을 돌리고 있음.

22. 한국에도 남아공이 만드는 인공 석유가 잠깐 들어온 적이 있었음.

23. 슈퍼 세녹스임.

24. 슈퍼 세녹스는 정유회사들의 강력한 반대와 정부의 유류세 부과로 한국 시장에 정착되지 못하고 퇴출됨.

25. 사솔의 인공석유는 석탄에서 석유를 만드는 방식인데, 이 공정을 개조한 새로운 인공석유 제조법이 나옴.

26. 석탄의 탄소 대신 이산화탄소의 탄소를 사용하고, 물에서 전기분해한 수소와 결합시킨 인공 석유가 나온 것임.

27. 이산화탄소와 물로 만든 인공 석유가 전기기반연료(Electricity-based Fuel)의 약자인 이퓨얼(E-Fuel)임.

28. 이퓨얼 역시 사솔이 만드는 인공석유와 성분이 같아, 석유를 대체할 수 있음.

29. 이퓨얼을 탄소중립 연료라고 부름.

30. 인공석유는 공기 중의 이산화탄소로 연료를 만들고, 그 이산화탄소가 다시 공기 중으로 배출되는 방식임.

31. 공기 중의 이산화탄소가 포집되어 사용된 후, 다시 이산화탄소가 되어 배출되니, 공기 중의 이산화탄소는 늘어나지 않는 것임.

32. 탄소를 늘리지도 줄이지도 않는다고 해서, 이퓨얼을 탄소중립 연료로 부르게 됨.

33. EU는 2035년 화석연료를 태워 동력을 얻는 방식을 완전히 퇴출시키기로 함.

34. 하지만, 탄소중립 연료인 인공석유(E-fuel)는 친환경으로 인정을 해줌.

독일 연방정부가 2016년부터 에너지 기업들과 함께 추진해 온 ‘코페르니쿠스 프로젝트’를 통해 만든 이퓨얼(e-fuel). 물을 전기분해해 얻은 수소에 이산화탄소를 합성해 만들었다. 석유로 만든 기존 연료와 달리 유황 등 색을 띠는 성분이 없어 훨씬 투명하다. DPA

35. EU에는 자동차 산업의 메카 독일이 있고, 독일의 자동차 산업에 많은 부품을 납품하는 이탈리아와 스페인이 있음.

36. 독일은 미국과 중국보다 전기차 경쟁력 확보가 느려서, 내연기관 차량의 퇴출까지 시간이 필요하다는 입장임.

37. 2023년 4월, 독일,이탈리아,스페인이 힘을 합쳐서 EU가 2035년까지 내연기관차를 완전히 퇴출시킨다는 목표를 수정시킴.

38. 이퓨얼(e-fuel)을 사용하는 내연차를 친환경차로 인정받게 만든 것임.

39. 수소차의 가장 큰 문제 중 하나는 수소충전소의 설치임.

40. 수소충전소가 수소를 강하게 압축해서 보관하는 곳이다 보니, 수소충전소는 LPG충전소 보다 훨씬 강력한 위험 시설로 인식됨.

41. 수소충전소는 주유소같이 주거지 인근에 보급하기 어렵고, 충전소당 30억 정도가 들어서 주유소같이 편하게 깔기 쉽지 않음.

42. 인공석유는 다름.

43. 휘발유와 같이 상온에서 액체로 보관할 수 있어, 기존 주유소를 그대로 이용하고, 기존 내연기관차를 그대로 사용할 수 있는 것임.

44. 배터리 기업들은 긴장하고 있음.

45. 인공 석유가 보급되어 내연기관 자동차의 수명이 연장되면, 배터리 전기차의 전환 속도가 늦어질 수 있다는 것임.

46. 독일의 포르쉐는 에너지 기업 지멘스와 합작해 칠레에 인공석유 공장을 건설함.

47. 2023년에 연간 13만 리터를 만드는 테스트 공장을 만들었고, 연간 5억 5천만 리터를 만드는 공장을 2025년 말 완공 예정임.

48. 풍력으로 전기를 만들고, 그 전기로 물을 전기분해해서 수소를 만든 후, 이것을 이산화탄소와 결합해서 인공석유로 바꾸게 됨.

49. 칠레에 이어서 2026년에는 호주, 미국, 베를린 등에 공장이 연이어 완공 예정임.

50. 현재 인공석유의 문제는 제조원가임.

51. 현재 이퓨얼은 생산단가가 리터당 7달러 내외로 알려지고 있음.

52. 칠레에서 풍력으로 인공석유를 대량생산하는 공장이 완공되면, 리터당 가격을 2달러대까지는 낮출 수 있을 것으로 보고 있음.

53. 이퓨얼의 생산단가는 대량생산과 기술 개발로 최종적으로 리터당 0.94달러(1,260원)까지 낮추는 게 목표임.

54. 풍력이나 태양광과 같은 신재생에너지의 단점은 발전량이 일정하지 않다는 것임.

55. 바람이 안 불거나, 비가 오면 발전량이 줄어들고, 강한 바람이 불거나, 한여름 햇볕이 강하면 과다한 발전량이 나오게 됨.

56. 발전량이 잘 나올 때 이것을 저장한 후, 발전량이 부족할 때 사용할 수 있는 일종의 보조배터리인 ESS가 필요한 이유임.

57. 이퓨얼은 이런 보조배터리가 필요 없음.

58. 석유는 상온 보관이 가능해서, 발전량이 많으면 많은 대로 석유를 생산해서 저장고에 저장하면 되기 때문임.

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59. 칠레에 건설하는 이퓨얼 공장이 풍력발전에서 만들어지는 수소를 이용하는 이유임.

60. 정치적인 측면에서도 이퓨얼이 관심을 받고 있음.

61. 내연기관 차량의 엔진에는 많은 부품이 필요하고, 이것을 나눠서 만드는 협력사와 인력이 필요함.

62. 전기차는 엔진이 없다 보니, 부품 개수가 많이 줄어들어 필요인력이 줄어듦.

63. 내연기관 차량 생산을 중단하면, 일자리 수십만 개가 사라지면서 실업률이 높아지게 되는 것임.

64. 이퓨얼의 장점 중의 하나는 전기로는 불가능에 가까운 비행기와 대형 선박의 연료로도 사용이 가능하다는 점임.

65. 2만 대의 여객기, 5만 척의 대형 선박, 2천만 개의 난방시스템 등을 이퓨얼로 대체하는 방안이 나오고 있음.

66. EU는 항공유를 SAF(지속 가능 항공유)로 대체하는 계획을 발표했고, 2030년부터 항공기에 혼합 의무화를 발표함.

67. 지속가능항공유(SAF)는 폐식용유 등 바이오 원료를 처리해서 생산해 왔는데, 풍력 등 신재생으로 만든 이퓨얼을 SAF에 포함시킴.

68. 내연기관 엔진이 사라지면 시장이 줄어드는 정유사들도 이퓨얼에 관심을 보이고 있음.

69. SK에너지는 텍사스에서 세계 최초로 이퓨얼 상업생산을 시작하는 인피니움(Infinium)에 지분투자를 함.

70. 인피니움이 항공연료 부분에 강점을 가지고 있고, 연구개발 단계가 아니라 상업생산 단계인 점이 지분투자의 계기가 된듯함.

71. 인피니움에는 아마존, 미쓰비시중공업,싱가포르 국부펀드, 빌 게이츠 펀드등이 주요 주주로 참여하고 있음.

72. 이퓨얼은 신재생뿐만 아니라 원전과 결합도 진행되고 있음.

73. 소형모듈원자로(SMR)에서 나오는 에너지로 전기분해를 해서 낮은 원가에 이퓨얼을 생산하는 것도 가능한 시나리오인것임.

74. 탄소중립을 위해서는 그린수소의 역할이 중요한데, 수소는 우주에서 가장 가벼운 물질로 운송이 힘들다는 단점이 있음.

75. 수소를 액체화하는 것은 영하 253도까지 낮추는 과정과 초저온을 유지하는 것이 필요해서 경제성이 떨어짐.

76. 암모니아와 메탄올은 독성이 있고, 최종 유통단계에서 다시 수소로 변환이 필요함.

77. 이퓨얼은 현재의 석유운반 인프라를 그대로 사용할 수 있고, 휘발유, 등유 등과 성분이 같아서 혼합 사용이 가능함.

78. 2024년 10월, 스페인의 렙솔은 발바오 항구 인근에, 미국 인피니엄은 텍사스에 이퓨얼 생산 플랜트 건설을 동시에 시작함.

79. 두 시설은 각각 2026년, 2027년 완공 예정이며, 둘 다 유럽 및 미국 최대 규모의 이퓨얼 생산 단지가 될 예정임.

80. 인피니엄에서 2027년부터 생산하는 이퓨얼은 미국 아메리칸 항공, 영국 브리티시 항공 등과 공급계약이 체결됨.

81. 빌바오는 매일 50배럴, 인피니엄은 526배럴을 생산하는 수준이지만, 항공유를 타깃으로 건설이 진행되고 있음.

82. 최근에는 E-메탄이 주목을 받고 있음.

83. E-메탄은 화력발전소 등에서 배출되는 CO₂와 물을 전기 분해해 만든 수소를 합성해서 만들어지는 합성 메탄을 뜻함.

84. 이미 구축돼 있는 천연가스 인프라(발전소, 배관)를 그대로 활용할 수 있어 화석연료를 대체하는 브리지 연료로 부상하고 있음.

85. 일본은 E-메탄을 도시가스 배관에 주입해서 천연가스 사용을 줄이는 사업을 추진하고 있음.

86. 2050년까지 도시가스의 90%를 E-메탄, 나머지 10%를 바이오 연료 등으로 대체하는 것이 목표임.

87. EU도 E-메탄을 E-Fuel과 같은 범주에 포함시켜서 재생에너지로 인정하는 재생에너지 지침을 발표함.

88. EU는 독일 아우디가 차량용 CNG에 E-메탄을 공급하는 프로젝트를 시작했고, 덴마크도 2026년 가동을 목표로 공장건설을 시작함.

89. EU는 2050년까지 천연가스의 1/3을 E-메탄으로 대체하는 것을 목표로 일정 비율 사용을 의무화하는 제도를 준비하고 있음.

90. 중국은 2024년부터 내몽골과 산시성에 E-메탄 실증 프로젝트를 시작함.

91. 2030년까지 도시가스와 발전용 가스의 일부를 E-메탄으로 대체하는 것이 목표임.

92.2023년부터 신장과 내몽골 지역에서 생산되는 풍력과 태양광 전력으로 E-푸얼을 생산하는 프로젝트도 착수함.

93. 중국은 2027년부터 비행기 항공유에 일정비율이상 E-푸얼(SAF연료) 사용을 의무화할 예정임.

94. 미국도 텍사스와 루이지애나의 LNG 터미널에서 E-메탄을 생산해서 일본에 수출하는 프로젝트를 진행하고 있음.

95. LNG터미널에서 발생하는 이산화탄소 포집(CCUS)은 미쓰비시 상사 주도로 도쿄가스,오사카가스, 도쿄 및 추부전력이 참여함.

96. 포집된 이산화탄소와 미국 내 풍력, 태양광, SMR 등으로 만들어진 수소를 합성해서 E-메탄을 생산하고, 액화한 뒤 가져올 계획임.

97. 2024년에 파일럿 플랜트 건설에 착수했고, 2026년부터 수천 톤 단위로 수출을 시작할 계획임.

98. 2028년까지 루이지애나와 텍사스 플랜트가 완공되면 연간 수십만 톤을 생산하고, 계속 확대해서 일본 도시가스망에 공급할 계획임.

99. 도쿄가스와 오사카가스는 일본내 도시가스 배관에 E-메탄 1% 혼입 실험에 성공했고, 2030년까지 10%를 섞어 사용할 계획임.

100. 미국산 E-메탄이 본격적으로 들어오면, E-메탄을 90%까지 섞고, 다른 친환경 연료를 10% 섞어서 전체를 대체할 계획임.

한 줄 코멘트. E-퓨얼과 E-메탄의 장애요인은 생산가격과 트럼프임. 가격은 대량생산에 의한 원가절감과 SMR 활용 등으로 어느 정도 낮출 수 있지만, 트럼프가 문제임. 천연가스와 석유등 화석연료를 밀고 있는 트럼프는 E-퓨얼과 E-메탄에 적극적이지 않은 반응을 보이고 있음. 다만, 공화당의 표밭인 루이지애나와 텍사스 등에서 생산이 진행되고 있어서, 적극 지원은 아니지만, 크게 반대도 하지 않고 있음.