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| 2022년 2월 시점의 정리 |
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1. 개요
| 2023년 4월 22일, YTN e-Fuel 관련 보도 |
- 전기 연료, Electro-Fuel, 영문위키
- 합성 연료, Synthetic Fuel, 영문위키
- 합성 가스, Syn-gas, 영문위키
- 탄소 중립 연료, Carbon-neutral fuel, 영문위키
- 석탄의 가스화, Coal Gasification, 영문위키
- 전기의 가스화, Power-to-gas, 영문위키
대기 중에서 포집한 탄소와 그린 수소를 활용해 만들어진 탄화수소를 통칭한다. 기체 상태인 메테인과 프로페인은 물론, 액체 상태인 휘발유, 경유, 알코올 등이 모두 해당된다.
2. 역사
2.1. 1910년대, 군사 목적으로 등장
1913년, 독일 제국의 프리드리히 베르기우스는 석탄을 가루로 만들어 고압에서 수소를 첨가하는 방법으로 인공석유를 만드는데 성공했다.1925년, 독일의 카이저 빌헬름 석탄 연구소[1]의 프란츠 피셔와 한스 트로프슈가 위 공정을 개량했다. 산소가 희박한 환경에서 물질이 불완전연소하면 고체 탄소, 수소, 일산화탄소가 발생하는데, 이를 고온고압의 환경에서 철계 촉매에 반응시키면 탄화수소가 된다.
1938~1944년, 제2차 세계 대전의 석유생산 및 보급이 어렵던 나치 독일이 이를 적극 활용했다. 이런 합성연료를 에어자츠(Ersatz)라고 부른다. 이후 이들 과학자들은 페이퍼클립 작전으로 미국으로 망명되어 연구를 이어간다.
2.2. 1990년대, 환경 목적으로 부활
1990년, 미국 캘리포니아 대기위원회(CARB) 하겐 슈미트가 친환경차량을 1998년도부터 일정 비율 의무화하겠다고 발표하면서 친환경 모빌리티 붐이 일어난다. 하지만 전기자동차와 수소자동차는 재료, 기술, 생산량의 한계가 있으며, 애초에 전동화가 어렵고 내연기관 사용이 불가피한 영역[2]도 있는만큼, '인공 석유'에 대한 관심이 다시금 부활했다.2008년 피크 오일로 화석연료는 이제 고갈되어 끝나는 게 아니냐는 공포가 확산되었다. 이에 2009년 1월, 미국 버락 오바마 행정부가 옥수수에 기반한 바이오연료의 대량 생산을 권장했으나, 이것이 국제 식량가격을 상승시켜 아랍의 봄을 일으켜 버렸다. 이에 이후 탄화수소 연료 제조는 탄소 포집 방식의 제조가 장려된다.
2014~2018년 셰일 가스가 다량 발견되면서 인공 석유 논의가 다시 저해된다. 하지만 너무 저유가가 되자 신규 시추가 저해되면서 2020년대 다시금 고유가 시대가 찾아오면서 논의가 부활하게 되는 계기가 된다.
2015년 6월, HD현대오일뱅크와 한국화학연구원이 협력하여 이산화탄소를 탄소 포집하여 청정메탄올을 만드는 파일럿플랜트를 세웠다. 하루 10톤 생산 규모다. #
2017년 11월, 독일 아우디가 e-Fuel 연구소를 설립했다. 2018년부터 e-메탄, e-가솔린, e-디젤을 생산하기 시작했다.
2.3. 2020년대, 본격적인 상업화
- 2021년
- 2월 21일, 한국에너지기술연구원에서 폐비닐을 기름으로 바꾸는 기술을 선보였다. 효율은 62% 정도. #
- 2월 23일, 산업통상자원부가 '친환경차 개발·보급 중장기('21~'25) 기본계획'을 발표했다. 에너지의 원료 채굴부터 생산, 소비 등의 모든 과정을 담은 전주기 평가를 도입하겠다고 했다. 하지만 독일의 민간 싱크탱크인 Agora Verkehrswende의 2017년 자료에 따르면 100km 주행에 필요한 연료 제조에 배터리차는 15kWh, 수소차는 31kWh의 전력이 소비되지만, e-fuel은 103kWh가 요구된다. #
- 7월 14일, 유럽연합이 기후변화정책 종합패키지, 'Fit-for-55'를 발표했다. 항공 연료로 e-fuel을 28% 혼합 의무화를 제시했다. #
- 9월 13일, 지멘스에너지와 포르쉐가 칠레에 생산공장을 착공했다. #
- 10월 6일, 더불어민주당의 김성환 의원은 산업통상자원부가 정유업계에 휘둘려 e-fuel을 통해 탄소중립에 역행하고, 내연기관차 산업을 연장하려 든다고 비판했다. #
- 11월 4일, 현대오일뱅크가 덴마크 할도톱소(Haldor topsoe)와 e-fuel 기술협력 양해각서(MOU)를 체결했다. #
- 2022년
- 1월 14일, 산업통상자원부는 2021년 4월 창설한 'e-Fuel 연구회'의 연구보고서에서 국내 e-Fuel 제조공정의 원천기술은 다수 확보돼 있으나, 석유 가격의 5배에 달해 경제성 확보가 핵심이라고 밝혔다. #
- 6월 29일, 유럽연합이 2035년까지 내연기관차 판매중단을 결정했는데, 독일과 이탈리아 등의 반대를 수렴해 e-Fuel과 PHEV에 대해서는 2026년까지 판단유보 결정을 내렸다. #
- 8월 29일, 한국자동차연구원이 유럽연합이 e-Fuel의 친환경성을 일부 인정할 것이라고 전망했다. #
- 9월 23일, 미국 아마존이 '인피니움(Infinium)'에게서 e-Fuel을 구입해, 오는 2023년부터 상품 공급사와 배송센터 사이 (소위 '미들마일') 배송 트럭에 사용하겠다고 밝혔다. # 한국의 SK이노베이션도 인피니움에 투자하고, 울산에서 e-Fuel을 생산하겠다고 밝혔다.
- 12월 6일, 독일 ADAC[3]가 차량 테스트로 e-Fuel의 친환성성을 입증했다. #
- 2023년
- 1월 10일, 덴마크 오스테드가 스웨덴 외른셸스비크(Örnsköldsvik)에 유럽 최대의 e-메탄올 생산공장 '플래그십원'을 짓고 2025년부터 연 5만톤 생산에 들어간다. #
- 3월 20일, 중국 시노펙은 세계 최대의 그린 수소 생산단지를 짓고, 이를 석탄의 가스화에 사용하겠다고 밝혔다. #
- 3월 28일, 유럽연합 집행위원회는 독일과 이탈리아 등의 보이콧을 고려하여 2035년에 내연기관을 퇴출시키되, 2035년부터 유럽연합 회원국 내에서 신규 등록되는 내연기관차는 e-Fuel만을 사용한다는 조건을 추가하여 EU 그린딜에 포함시켰다. #
- 6월, 일본이 수소기본전략에 e-메탄을 포함한다. 탄소중립적으로 메탄을 만들어, 기존 도시가스망을 계속 사용하겠다는 구상이다. #
- 7월 14일, 이 시점 대한민국의 연 메탄올 소비량(전량 수입)[4]은 220만톤이다. 플라젠은 이 중 2028년 50만톤 가량이나 청정메탄올 시장으로 급성장할 것으로 예상했다. #
- 8월 31일, 제주에너지공사가 티센크루프, 가온셀, 카본코와 그린수소를 활용한 e-메탄올 사업 업무협약을 체결했다. #
- 10월 20일, 대한민국 기업 플라젠이 미국 '애팔래치아 수소 허브' 컨소시엄에 들어 그린 수소로 메탄올을 만드는 사업에 참여한다. #
- 11월 9일, 한국수입자동차협회가 한국경제인협회 타워에서 세미나를 개최했고, 국회의원과 환경부 관계자도 참석했다. 이 자리에서 배충식 카이스트 교수는 "국제에너지기구도 e-fuel 없이 탄소중립 불가능하다고 해", "생애전주기평가(LCA) 시 전기자동차와 탄소배출량 비슷" 등을 말했다. #
- 2024년
3. 논의
3.1. 리터당 가격
- 실제
- 예측
3.2. 환경적 효과
- '연료'만 보면 기존 화석연료 대비, 이산화 탄소 배출량이 최대 40% 줄어든다.
- '전주기'(LCA)로 봐도 전기자동차와도 이산화탄소 배출량이 비슷하므로, '과도기적' 기술이 아니라 '최종적' 기술로 계속 이어질 수 있다.[5]
- 이퓨얼 시장이 커지면 각 차량 연료탱크, 주유소 유류탱크, 유류수송 함정 등이 모두 탄소를 포집해 보관해두는 역할을 한다.
- 전기자동차의 배터리 역시 희토류 채굴 및 폐기 과정 등 전 주기적인 환경오염이 있는데, 이에 비해 환경적일 수 있다.
- 친환경에 방해되는 요소들인 질소산화물(NOx), 탄화수소(HC) 발생은 여전하여 이에 대한 대책이 추가로 필요하다.
3.3. 경제적 효과
- 좌초자산으로 매도될 수 있던 기존 화석연료 기반, 내연기관 기반 장치 및 인프라를 사용할 수 있다.
- 전동화가 어려운 올드카, 상용차, 중장비, 선박, 비행기, 군용차의 운행연장을 더 할 수 있다.
- 전기 인프라가 부족한 개발도상국에서 과도기적으로 사용될 수 있다.
- 수소 생산 또는 채굴이 어렵고 비싸므로, 이를 수소내연기관/연료전지로 활용하는 것과, 이퓨얼을 만드는 것 간의 전주기적인 경제성/환경성 연구가 필요하다. 실제로 e-Fuel은 자동차 기준으로 순수전기차, 수소연료전지 차량 대비 생산량 대비 소비 전력량이 높다. #
3.4. 안보적 효과
- 석유가 부족했던 나치 독일이나 일본 제국의 활용 경우처럼 에너지안보적 측면의 이점도 있다.
- 해상봉쇄가 쉬운 한반도의 특성상 에너지를 대량으로 장기 보관해 둘 수 있는 한 방법이다.
- OPEC이나 러시아 등 화석연료 패권국들의 가격 횡포에, 자체 생산으로 물량을 메꿔 저항할 수 있는 수단이 될 수 있다. 이는 우크라이나 전쟁과 전기차 유행 이후 자국 산업에 타격을 입고 있는 독일이 유독 이 분야에서 관심이 많은 이유이기도 하다.
- 중국이 2020년대 전기자동차 분야를 치고 나가자[6], 타 국가들이 이를 견제하는 명분이 될 수 있다.[7]
- 군용차, 구급차, 소방차, 경찰차 등 유사시에도 운용 가능해야 하는 차량에도 사용할 수 있다. 대규모 전쟁이나 재해로 인해 전력망이 파괴되면 전기자동차는 운용이 어려워진다.
4. 기타
- 기존의 내연기관 차량을 좋아하는 자동차 애호가들에게는, 탄소중립 시대에서 내연기관 차량을 계속 운행할 수 있는 가장 유력하고 가능성이 높은 방법이다. e-Fuel의 도입으로, 내연기관 차량의 퇴출 대신 친환경적으로 내연기관 차량을 운행할 수 있다는 것은 차덕후들에게는 큰 메리트가 되는 방법이다.
- 이퓨얼 상용화를 하는데, 전력 소모가 문제인데, 생산 단가를 맞추려면 많은 연구가 필요하다.
5. 관련 문서
[1] 현재는 막스 플랑크 석탄 연구소로 개칭했다.[2] 주행거리 600km를 초과하는 장거리 차량 및 대형 트럭과 같은 중장비, 군용 장비, 항공기.[3] 독일인 운전 클럽. Allgemeiner Deutscher Automobil-Club.[4] 1990년대 소량 생산하려는 시도가 있었으나 수입에 비해 경제성이 없어 중단.[5] 일례로 PHEV도 과도기적 기술로 매도하기엔 이 자체로 1990년대부터 대세였고 2050년 너머도 대세일 기술이다.[6] 2024년 시점 BYD, CATL 등은 앞서나가고, 미국의 테슬라, 유럽의 메르세데스-EQ 등은 고전하는 모습을 보인다.[7] 사실상 위 기술 도입의 핵심적인 이유라고 본다. 기존의 전기자동차 전환정책, 보조금정책 계획들을 철회하면서, 보호무역이나 무역장벽이란 소리를 듣지 않기 위해 e-Fuel이 전기자동차만큼 친환경성이 있다며 명분을 띄운다는 뜻이다.