LNG 재활용 기술, 구체적인 방법과 사례, 도전 과제

LNG를 실은 선박

LNG 재활용 기술

액화천연가스(LNG)는 메탄을 -162℃까지 냉각시켜 부피를 천연가스의 1/600으로 줄인 형태로 무색, 무취, 비독성, 비부식성의 특성을 가지고 있으며 가연성, 동결, 질식 등의 잠재적 위험이 있습니다. LNG의 에너지 밀도는 압축 천연가스(CNG)의 2.4배 이상이며 디젤 연료의 60%에 달하여 파이프라인 없이도 장거리 운송에 비용 효율적입니다. 청정하고 고열량의 에너지원으로서 주로 도시가스 연료로 사용되며 천연가스 및 LPG에 비해 우수한 특성을 가지고 있어 발전 및 산업용 도로 널리 사용됩니다. 액화 상태에서의 편리한 운송 및 저장, 그리고 도시가스 회사를 통한 파이프라인으로의 관리는 LNG를 현대 사회에서 중요한 에너지원으로 만들며 특히 재활용 기술의 필요성을 강조합니다. 에너지 위기와 기후 변화에 대응하기 위해 LNG의 효율적인 재활용은 에너지 저장 및 활용의 다양화에 기여할 수 있으며 이는 LNG를 단순한 에너지원에서 더욱 가치 있는 자원으로 전환시키는 기술적 진보를 의미합니다. 이를 통해 에너지 효율성을 높이고 환경에 미치는 영향을 줄일 수 있습니다. 따라서 LNG 재활용 기술의 개발과 적용은 지속 가능한 에너지 시스템을 향한 중요한 단계로 더욱 깨끗하고 효율적인 에너지 사용을 가능하게 하여 전 세계적인 에너지 및 환경 문제에 대한 해결책을 제공할 수 있습니다. 온실가스 배출량이 다른 화석 연료에 비해 상대적으로 낮은 친환경 에너지원인 LNG의 특성은 에너지 위기와 기후 변화에 대응하는 데 있어 중요한 역할을 합니다. 특히 LNG 냉열을 재활용하기 위한 콜드체인 기술은 물류센터에서 LNG를 기화시키는 과정에서 무효하게 버려지는 냉열에너지를 재활용하는 방법으로 에너지 효율성을 높이고 환경 영향을 줄이는 데 기여합니다. 한국에서는 LNG 냉열을 활용하여 액화수소 메가 스테이션 건설 및 LNG 터미널 근처에 데이터 센터 건설을 확장하는 사업이 진행 중입니다. 이러한 사례들은 LNG 재활용 기술이 에너지 저장 및 활용 분야에서 어떻게 활용될 수 있는지를 보여주며 이는 에너지 시스템의 효율성과 지속 가능성을 높이는 데 중요한 역할을 합니다. 따라서 LNG 재활용 기술의 중요성과 기본 원리를 이해하는 것은 에너지 위기와 기후 변화에 대응하기 위한 전략적 접근 방식을 개발하는 데 있어 필수적입니다.

 

구체적인 방법과 사례

LNG 재활용 기술은 에너지 저장 및 활용의 새로운 지평을 열고 있습니다. 특히 공기 액화를 통한 에너지 저장 기술은 LNG의 냉열을 활용하여 공기를 액화시키고 이를 에너지 저장 수단으로 사용하는 혁신적인 방법입니다. 이 과정은 잉여 전력을 사용하여 대기 중의 공기를 다단계 공기 압축기를 통해 압축하고 12,000 kPa의 압력에 도달하게 하여 공기를 액화시킵니다. 이렇게 저장된 액화 공기는 필요할 때 압력을 가하여 기화시켜 전력을 공급하는 시스템으로 변동성이 큰 재생 가능 에너지나 잉여 전력을 활용하여 에너지를 저장하고 필요시에 전력을 공급하는 데 사용됩니다. 이 기술은 고효율, 대용량, 장 주기 ESS 사업화에 적합하며 국내 재생에너지 전력공급 증대 및 국제적인 친환경 경쟁 및 탄소중립 추세에 부합하는 기술로 평가받고 있습니다. 또한 폐열 활용 사례로는 데이터 센터의 폐열을 지역 냉난방 시스템에 활용하는 것이 미국, 중국, 유럽 국가들에서 점차 관찰되고 있습니다. 이러한 폐열 활용은 전기와 수소 생산뿐만 아니라 온수 공급에도 사용되며 탄소 중립 실천의 '트럼프 카드'로 부상하고 있습니다. 재생 가능 에너지에 대한 수요 증가로 인해 특히 에너지 사용량이 많은 산업, 예를 들어 철강 산업에서는 폐열 회수, 예를 들어 열력 발전과 같은 방법이 에너지 절약 및 온실가스 감축 모델로 주목받고 있습니다. 폐열 회수 기술은 온실가스 감축 및 에너지 효율성 향상에 기여하기 위해 적극적으로 연구 및 개발되고 있습니다. 미국, 중국, 덴마크의 정부 기관 및 기업들은 이미 데이터 센터에서 발생하는 폐열을 실험실, 사무실 및 지역난방 공급에 활용하고 있습니다. 이러한 LNG 재활용 기술의 구체적인 방법과 사례는 에너지 저장 및 활용 분야에서의 혁신적인 발전을 보여주며 지속 가능한 에너지 시스템 구축을 위한 중요한 기술적 진보를 나타냅니다. 공기 액화를 통한 에너지 저장 기술과 폐열 활용 사례는 LNG 재활용 기술이 어떻게 혁신적인 에너지 해결 방법을 제공할 수 있는지를 보여주는 예시입니다. 이러한 기술적 진보는 에너지 효율성을 높이고 환경에 미치는 영향을 줄이는 데 기여하며, 지속 가능한 에너지 시스템 구축을 위한 중요한 단계로 자리 잡고 있습니다. 

 

도전 과제

LNG 재활용 기술은 화석 연료 의존도를 줄이고 에너지 전환을 가속화하는 데 중요한 역할을 할 것입니다. 이 기술은 재생 가능 에너지의 비중이 증가함에 따라 더욱 중요해지고 있으며 에너지 저장 및 활용 분야에서 혁신적인 접근 방식을 제공합니다. 하지만 기술적 진보와 함께 안전성 확보 및 경제성 개선이 중요한 숙제로 남아 있습니다. 이를 위해 지속적인 연구개발과 투자가 필요합니다. 탄소 중립 정책과 높은 재생 에너지 사용으로 인해 새로운 LNG 발전소의 투자 회수는 불확실한 상황입니다. 또한 LNG를 메탄올로 전환하여 운항하는 선박들은 전환 전보다 1.5배 더 많은 탄소 배출을 일으키는 것으로 나타났습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 생산 기지 근처에서 포집된 이산화탄소를 저장하거나 재활용하고 LNG의 냉각을 활용한 수소의 액화와 같은 방법이 모색되고 있습니다. 탈탄소화 관점에서 LNG 산업의 미래 과제로는 메탄 배출 관리의 기술적 제약, 메탄 감축 인센티브에 대한 일관된 프레임워크나 지침의 부재, 수소와의 통합 필요성 등이 있습니다. 이러한 문제를 극복하기 위해서는 에너지 저장 기술과 CCUS 기술을 포함하여 주요 대안을 근본적으로 배제하지 않는 포괄적이고 동적인 접근 방식이 필요합니다. 따라서 LNG 재활용 기술의 미래 전망은 밝지만, 기술적, 경제적 타당성에 대한 불확실성이 존재하는 상황에서 이러한 숙제를 해결하기 위한 지속적인 노력이 요구됩니다.