가스운반선 공동 개발, 부유식 재기화 설비도

[가스신문=강동수 일본특파원] 일본 유센, 재팬 마린 유나이티드, 일본 해사협회는 최근 암모니아를 주연료로 하는 세계 최초의 액화 암모니아 가스운반전용선(AFAGC)과 부유식 암모니아 저장 재기화 시설(A-FSRB)의 실용화를 위해 공동 연구 개발을 시행한다고 발표했다. 탈탄소화를 위해 연료로서의 암모니아 수요 확대와 안정 공급을 위한 인프라의 요구가 높아질 것을 전망해 공동 연구에 착수했다.

암모니아는 현재 다목적 LPG선을 통해 해상 수송을 하고 있으나 선박 연료로 암모니아가 사용된 예는 없다. 암모니아를 선박 연료로 사용하는 AFAGC를 개발함으로써 국제 해상 기구(IMO)의 국제 해운 분야에서 온실효과 가스 배출량을 2050년까지 절반으로 금세기 중에 제로로 한다는 목표의 실현에 기여할 수 있다.

A-FSRB는 암모니아 전용의 부유식 저장 재기화 설비를 탑재한 바지선으로 암모니아의 안정 공급를 가능하게 한다.

이외에도 암모니아의 대량 수송 및 공급의 방법을 확립하고 석탄 화력발전소에서의 암모니아 혼합 연소를 검토하는 일본 내의 전력회사에 대해 솔루션을 제공하는 것이 목적이다.

예인선의 연로로 이용, 해운분야 탈탄소화 기여

일본 유센, IHI 원동기, 일본 해사협회는 지난달 암모니아 연료 예인선의 실용화를 위해 공동 연구 개발을 한다고 발표했다. 3사는 2015년에 일본 최초의 LNG 예인선 ‘사키가케’를 공동 개발했다. 이를 통해 이룬 기술과 노하우를 살려 암모니아 연료선의 실현을 목표로 한다.

금년도는 선체・기관・연료 공급 시스템의 기술 개발과 운항 방법의 개발 등을 시행하고 이후 실용성 평가해 암모니아 연료 예인선의 건조를 검토한다.

일본 유센은 선체와 연료 공급 시스템의 연구・설계・운항 방법을 검증하고 IHI 원동기는 엔진과 배기가스 처리장치의 연구・설계, 일본 해사협회는 암모니아 연료 예인선의 안전성 평가를 담당한다.

신재생에너지를 활용해 제조한 수소를 원료로 해서 암모니아를 제조하고 선박용 연료로 이용하는 기술과 운항 방법을 확립하게 되면 해운 분야의 탈탄소화에 기여할 것으로 주목을 받고 있다. 암모니아는 착화성이 좋지 않아 고출력을 실현하는 기술의 확립 등이 과제가 되고 있다.

공업로용 암모니아전용 연소, 1200℃ 이상 높이는 데 성공

주가이로공업은 최근 공업로용 버너에서 암모니아 전용 연소에 성공했다고 발표했다. 지금까지 발전용 가스 터빈에서의 암모니아 전용 연소의 사례는 있었으나 공업로에서 필요한 고온 연소를 암모니아만의 전용 연소를 실현한 것은 일본 내 최초가 된다. 일본에서의 이산화탄소 배출량 중 약 17%를 점하는 공업로 분야의 탈탄소화에 기여하는 기술로써 2025년의 실용화를 목표로 하고 있다.

비료와 화학품 등의 원료로 쓰이는 암모니아는 수소 함유량이 많은데 수소만을 추출하지 않고 그대로 연소가 가능하고 연소할 때 CO₂를 배출하지 않는다. 또한 수소를 저장・운반하기 위한 매개체로써도 주목을 받고 있다. 수소보다도 액화가 용이하고 저장・수송 기술이 이미 확립돼 있다.

한편 연소 시에 질소산화물를 다량 생성하는 것 외에도 연소 속도는 도시가스의 5분의 1 정도로 착화성이 나쁘다는 과제를 안고 있었다. 지금까지 공업로 분야에서는 도시가스 등의 화석 연료에 암모니아를 혼합해 산소 농도를 높인 공기로 연소시킨 산소 부화 연소 기술의 연구 개발이 진행돼 왔다.

주가이로공업은 2018년에 수소 연료의 공업로용 범용 버너의 개발을 세계 최초로 성공해 지난해부터 오사카대학 아카마츠 다카미츠 교수의 연구 그룹과 함께 암모니아의 연소 기술에 관한 연구를 진행해 왔다.

이번에 수소와 부생 가스 등의 저칼로리 가스의 연소 기술을 응용해 일반 산소 농도의 공기를 사용한 암모니아 전용 연소로 실제 작업을 상정한 1200℃ 이상의 온도로 높이는 데 성공했다. 버너의 노즐 구조를 개량하고 암모니아와 공기를 돌려 점화성, 보염성을 향상시켜 연소 안정과 고온 승온을 가능하게 했다.