새로운 유형으로 나타난 탄소중립 해결책

메타네이션(Methanation)이란 그린수소와 이산화탄소를 합성하여 천연가스의 주성분인 메탄(CH4)을 생산하는 기술이다. 재생에너지를 통해 물을 전기분해하여 생산된 그린수소를 원료로 사용하기 때문에 생산과정에서 이산화탄소를 배출하지 않는다. 메탄을 활용, 즉 연소하는 과정에서 이산화탄소가 배출되지만 이를 회수하여 다시 원료로 사용할 수 있기 때문에 순탄소배출량은 제로가 된다. 결국 메타네이션을 통해 생산된 E-메탄(Electricity-based Methane)은 탄소중립연료가 될 수 있다는 의미이다.
메타네이션은 기존 천연가스 인프라를 최대한 활용할 수 있기 때문에 경제적이라는 장점도 있다. 그린수소가 등장하기 이전까지는 천연가스가 대표적인 저탄소 화석연료로 각광받았기 때문에 천연가스 수급 생태계를 조성하기 위하여 오랫동안 투자가 진행되어왔다. 진정한 의미의 탄소중립 시대로 전환되기 위해서는 그린수소의 사용이 필수적이지만 그린수소를 생산 및 사용하기 위한 인프라가 구축되기 전까지는 이미 많은 투자가 진행된 천연가스 인프라를 활용하는 것이 경제적이며 주민 수용성 측면에서도 사회적 공감대를 확보하기 용이하다.

산업에 접목된 메타네이션의 앞선 현황

현재 천연가스 인프라를 활용하는 전략은 그린수소를 천연가스망에 혼입하거나 천연가스 발전에 혼소하는 모델에 집중되어 있다. 하지만 이 전략은 해외에서 그린수소를 생산한 후 경제적 운송을 위해 암모니아 또는 톨루엔과 같은 화학물질로 합성한 후 국내에서 다시 수소로 개질하는 비용 효과적이지 않은 과정을 전제로 하고 있다. 하지만 E-메탄은 해외에서 생산된 수소를 경제적으로 운송할 수 있는 캐리어가 될 수 있기 때문에 국내에서 개질하지 않고 바로 천연가스와 혼용하여 가정 및 산업용으로 사용할 수 있는 연료가 된다. 물론 암모니아도 수소로 개질하지 않고 석탄발전의 혼소 연료로 활용될 수 있는 경제적인 대안이지만 주민 수용성 측면에서는 E-메탄이 더 유리하다. 암모니아 - 석탄, 메탄 - 천연가스, 수소-천연가스 등 다양한 탄소중립 발전모델을 경제성, 주민수용성 등 다양한 환경을 감안하여 선택적으로 추진할 필요가 있다.
탄소중립에 진지한 유럽은 이미 2010년부터 다양한 메타네이션 모델을 실증하고 있으며 현재 상용화가 목전에 있는 사업이 20여 개에 달하고 있다. 대표적인 실증사업은 2018년부터 프랑스의 마르세유 포스 항구에서 추진 중인 Jupeter1000 프로젝트이다. 동 사업은 항만 인근의 풍력과 태양광 발전단지에서 발생된 잉여전력에 1MW급 수전해 설비를 연결하여 그린수소를 시간당 200m3를 생산하는 것에서부터 출발한다. 이후에 인근 산업단지로부터 이산화탄소를 포집하고 그린수소 일부와 합성한 후 E-메탄을 시간당 25m3를 생산하여 이미 깔려있는 도시가스망을 통해 주거 및 산업단지에 공급하는 모델이다. 특히 산업단지에 공급된 E-메탄은 연소과정에서 이산화탄소를 배출하는데 이를 다시 포집하고 E-메탄의 원료로 재활용하는 프로세스를 구축하였기 때문에 탄소중립 모델로 운영할 수 있다. 최근 프랑스 해운사 CMA CGM이 Jupeter1000 프로젝트에 참여하면서 E-메탄의 활용범위가 가정 및 산업용을 넘어 선박연료까지 확대되고 있으니 메타네이션 사업모델의 발전 과정을 계속해서 모니터링할 필요가 있다.

메타네이션은 천연가스와 그린수소가 공존할 수 있는 탄소중립 모델이다. 탄소중립의 경로가 대규모의 사회적 비용을 야기하는 만큼 경제적이고 사회적 공감대를 확보할 수 있는 대안이 필요하며 이미 투자된 천연가스 인프라를 활용하는 모델이 대안이 될 수 있다. 특히 메타네이션 모델은 산업단지 인근의 항만도시에서 활용할 경우 효과적인 탄소중립 모델이 가능할 수 있다. 탄소중립을 위한 여정을 시작했지만 경제적인 이슈로 주춤하는 현 상황에서 관심을 가져볼 만한 유용한 모델이 되지 않을까?