에너지 바이오매스도, 태양광도, 지열도 아닌…석유 소비량 3분의 1로 줄일 수 있을 것으로 기대되는 세계가 노리는 ‘차세대 연료’

[お持て成し]

바이오매스도, 태양광도, 지열도 아닌…석유 소비량 3분의 1로 줄일 수 있을 것으로 기대되는 세계가 노리는 ‘차세대 연료’ / 6월 27일(토) / 프레지던트 온라인

전 세계 석유 소비량을 줄이고 탈탄소를 실현하려면 어떤 대체 연료가 필요한가. BBC의 최고경제부 대변인 다르시니 데이비드 씨는 “대체 에너지 원으로 세 가지 주요 유형의 수소가 개발되고 있지만, 엑슨모빌의 대런 우즈 CEO는 ‘널리 보급될 수준에 이르지 못했다’고 말했다. 그럼에도 그 가능성에 걸고, 차세대 연료의 핵심 인재가 되기 위해 많은 국가들이 움직이고 있다”고 전했다.

※ 본 글은 다르시니 데이비드의 『그린 이코노미: 세계 환경을 둘러싼 진짜 메커니즘』(칸키 출판) 중 일부를 재편집한 것입니다.

■ 바이오 연료는 귀중한 도움이지만, 해결은 되지 않는다

현재 전 세계에서는 하루에 약 1억 배럴의 석유가 소비되고 있다.

파리협정에서 정한 배출 목표를 달성하려면 2050년까지 석유 소비량의 3분의 1에 해당하는 양을 줄여야 한다. 이를 위해서는 우리가 익숙해진 소비 라이프스타일을 지탱하고 있는 전 세계에 퍼진 무역·물류 네트워크를 과감히 개혁해야 한다.

1990년대에는 저렴하게 생산할 수 있어 CO2의 배출량도 적은 메탄올에 주목이 모아져, 도로 운송의 대체 연료로 연구가 진행되었다. 하지만 연비 효율이 가솔린보다 훨씬 떨어지기 때문에, 그만큼 많은 양이 필요하게 된다. 게다가 부식성도 높아 연료로는 이상적이지 않다.

하지만 2021년, 세계 최대 해운 기업인 머스크는 탄소 중립 메탄올(바이오매스에서 생성된 것과 수소와 이산화탄소를 결합한 것)로 운항하는 컨테이너선을 12척 늘리겠다고 발표했다.

전체적으로 보면 이 수는 극히 일부에 불과하지만, 기존 선박도 메탄올로 운항 가능하도록 개조할 수 있다. 천연가스에서 메탄올을 생산하면 배출되는 CO2 양을 15% 줄일 수 있지만, 원천을 재생 가능 에너지로 바꾸면 90%까지 절감할 수 있다. 다만, 그에는 한 가지 문제가 있다. 그 녹색 메탄올을 충분히 공급할 방법은 아직 찾아지지 않았다. 2050년까지 선박 연료를 모두 메탄올로 전환한다면, 바이오매스 등 친환경 자원을 원료로 하는 메탄올을 매년 5억 톤 이상 생산할 수 있어야 한다.

이는 현재 생산 가능한 양의 100배 이상에 해당한다.

암모니아를 해운용 청정 대체 연료로 만들기 위해 개발을 진행 중인 프로젝트가 몇 개 있지만, 이 역시 과제가 산적해 있다.

운송업계가 기존 연료에서 탈피하려면 바이오연료가 귀중한 도움이 되는 것은 확실하지만, 이것 하나만으로는 문제가 해결되지 않는다.

■ 수소가 핵심 무기가 될 수 있을까

대체 에너지의 미래를 고민할 때, 정부·과학자·투자자 대부분이 주기율표에서 가장 먼저 등장하는 ‘수소’에서 힌트를 얻으려 한다.

수소는 무취, 무색이며 매우 연소하기 쉬워 가장 가벼운 원소로 알려져 있다. 연소 시 수증기만 배출되기 때문에, 청정 연료원으로서의 가능성을 지닌 물질로서 오랫동안 관심을 받아왔다. 우주에 존재하는 원자 중 90%를 수소가 차지하고, 지구에서는 물(H2O) 형태로 가장 많이 관찰되며, 수소 가스가 발견되는 경우는 거의 없다. 즉, 수소를 가스로 전환하는 일은 매우 어렵다는 뜻이다. 

수소 연료는 회색, 파랑, 초록이라는 세 가지 주요 타입이 개발되어 있다.

현재 가장 많이 사용되는 것은 그레이 수소이다. 이는 ‘수증기 개질법’이라고 불리는 전통적인 방법으로 제조되는 수소이며, 천연 가스를 분해해 수소 가스를 생성하는데, 그 과정에 화석 연료가 사용된다.

블루 수소가 단점이 없는 것은 아니지만, 그레이 수소보다 더 깨끗하다. 블루 수소도 천연가스 등 화석 연료를 원료로 제조되는 점은 동일하지만, 제조 과정에서 배출되는 CO2는 “CCS”에 의해 대기에서 제거된다. CCS는 에너지 생산 및 처리 과정에서 화석 연료를 대량으로 연소할 때 발생하는 배출물을 현장에서 직접 회수해 저장소로 운반하고, 지하 깊은 곳에 저장하는 기술이다. 이 기술을 활용해 대기를 정화한다면, 기후변화 대응 목표를 달성할 수 있지 않을까 하는 기대가 모아지고 있다.

■ 배출량을 줄이는 것만으로는 목표를 달성할 수 없다

하지만 배출물의 10~20% 정도는 여전히 놓치게 될 것이다. 게다가 배출량을 줄인다고 해서 목표를 달성할 수 있는 것은 아니다.

화석 연료 산업은 블루 수소에 집착하고 있다. 뭐니 뭐니 해도 CCS 덕분에 화석 연료를 사용하면서도 그 부작용을 완화할 수 있다. 예를 들어, 엑손모빌의 기후변화 대응은 재생가능 에너지가 아니라 CO2 배출량 감소를 중시하며, CCS를 핵심 축으로 삼고 있다. 미국은 2022년 인플레이션 억제법을 통해 신규와 기존 발전소 모두에 온실가스 배출량 제한을 촉구했다. 

그 규제는 CCS 기술과 수소 연료 분야에 정부가 투자함으로써, 발전소에서 발생한 CO2는 현장에서 회수되어 대기 중으로 배출되지 않게 되고, 발전소 연료에 수소가 사용될 것으로 가정한 뒤 제정된 것이다. 하지만 업계 관계자에 따르면, 그런 기술은 아직 대규모 생산에서 효과를 발휘할 단계에 이르지 못했다고 지적한다. 실제로 CCS 기술이나 수소 연료와 관련해 예산이 초과돼 중단된 프로젝트와 목표를 달성하지 못한 프로젝트가 여러 개 있다.

■ 3가지 유형의 수소 연료 각각에 단점이 있다

자, 남은 타입은 이제 하나뿐이 되었다.

세 번째인 그린 수소는 탄소 중립 수소다. 이 수소는 재생 가능한 자원을 사용해(풍력이나 태양광으로 얻는 에너지가 바람직하다), 물을 구성 요소로 전기분해하여 생성된다.

수소와 산소를 반응시켜 전기를 발생시키는 연료전지를 선박에 탑재하는 기술은 이미 존재한다.

그 배터리로 만든 열과 전기 에너지로 배를 움직인다. 발전 시 소음이 조용하고, 선박 크기에 맞춰 배터리 크기도 크게 조절할 수 있다.

다만, 수소의 에너지 밀도가 기존 선박 연료보다 낮기 때문에 대량의 수소 가스와 상당한 크기의 배터리를 탑재해야 하며, 그만큼 적재량을 줄여야 한다.

즉, 장거리 항해에는 적합하지 않다는 뜻이다. 수소 연료 연구는 이 연료로 움직이는 페리를 이용해 비교적 짧은 거리를 항해하는 실험을 중심으로 진행되고 있다.

어쨌든 재생 가능 에너지가 여전히 부족하다는 것은 이미 확인된 바와 같으며, 그린 수소 생산은 비용이 많이 들고, 운송업에 변화를 일으킬 만큼의 양을 생산하기는 어렵다는 것이 현실이다.

게다가 수소 연료가 실용화되면, 이에 대응하기 위한 선박 개조 비용과 연료 보급을 위해 방문하는 항구를 늘리는 비용이 해운 기업에 부담으로 다가올 수밖에 없다.

세 가지 유형의 수소 연료는 각각 단점이 있다. 결점을 알고 있기 때문에, 엑슨모빌의 달렌 우즈 CEO는 다음과 같이 발언했다.

"현존하는 석유의 대체품은 에너지 밀도, 규모, 운송성, 공급성 등을 포함해 무엇보다 가격 면에서 널리 보급될 수준에 이르지 못하고 있다."

이 사실은 해운업·항공업 등에서 환경 대책 도입이 늦어져, 환경을 오염시키는 연기를 계속 배출하고 있는 원인 중 하나로도 해당된다.

■ 차세대 연료로 '골드러시'는 실현될 수 있을까

세계 최대의 석유 생산국 중 하나로 알려진 사우디아라비아는 화석 연료 시대가 지나도 세계 최대의 에너지 수출국으로 남겠다는 야망을 가지고, 미국 가스 회사와 해외 자본의 지원을 받아 거대한 그린 수소 공장을 건설하고 있다.

그린 수소는 풍력이나 태양광을 이용해 생산하는 것이 바람직하다고 여겨지기 때문에, 태양광이 확실히 비추는 사우디아라비아 사막의 한 구석만큼 공장 건설에 적합한 장소는 다른 곳이 없다.

사우디아라비아는 20세기에 산업의 바퀴를 계속 돌려온 것처럼, 21세기에는 세계의 빛을 계속 밝히며 수입을 얻고자 한다.

그린 수소는 에너지 전환 분야에서 ‘성배’로 여겨지게 되었지만, 아직 개발 단계에 있다. 그럼에도 대량 생산을 위한 기반 다지기가 진행되는 가운데, 그 실행을 촉진할 (풍부한) 자금이 사우디아라비아에 있다.

하지만 사우디아라비아를 비롯한 그린 수소에 투자하는 투자자들은 마치 내기에 나선 것과 같다. 기초 단련이 제때 이루어지면 좋겠지만, 수소보다 저렴하고 편리성이 높은 대체 연료가 시장을 독점할 가능성도 충분히 있다.

어쨌든 투자 혜택을 받는 것은 몇 년 뒤가 될 것이다.

그린 수소 도전에 나선 것은 사우디아라비아뿐만이 아니다. 캐나다, 아이슬란드, 호주 등 많은 국가들도 수소 버전 ‘골드러시’의 기회를 잡아 차세대 연료의 핵심 주체가 되기 위해 움직이고 있다.

화석 연료에서 벗어나는 것이 아직 먼 미래처럼 느껴질 수도 있지만, 얼마 전까지만 해도 ‘한 번 클릭하면 상품이 도착하는 라이프스타일’에 대해서도 같은 느낌을 가졌지 않았을까.

20년이 지나도 인터넷 쇼핑은 중동에서 전달된 에너지로 충당되고 있을지도 모르지만, 그 에너지가 20년 전보다 더 깨끗한 자원으로 생산된다면 죄책감이 다소 줄어들 것이라는 얘기다.

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다시니 데이비드 / 이코노미스트·캐스터
현재는 BBC 뉴스의 수석 경제학 책임자이며, BBC 라디오 4에서도 패스트 패션 특집 프로그램을 비롯해 다양한 프로그램의 진행을 맡고 있다. 정부 기관의 경제학자로 경력을 시작한 뒤 영국 HSBC 투자은행의 경제학자로 임명되었다. 그 후 BBC로 옮겨 금융 관련 보도와 조사 보도 프로그램 ‘파노라마’를 담당했다. 뉴스 전문 채널 스카이 뉴스에서는 대표 프로그램인 ‘스카이 뉴스 투나이트’를 비롯해 비즈니스와 정치를 다루는 프로그램에서 캐스터를 맡았다. 저서로는 『The Almighty Dollar 1달러 지폐의 움직임으로 알 수 있는 경제의 구조』가 있다. 2025년에는 대영제국 훈장을 수여받았다. 
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경제학자·캐스터 다시니 데이비드

バイオマスでも太陽光でも地熱でもない…石油消費量を3分の1にできると期待され世界が狙う「次世代燃料」

バイオマスでも太陽光でも地熱でもない…石油消費量を3分の1にできると期待され世界が狙う「

バイオマスでも太陽光でも地熱でもない…石油消費量を3分の1にできると期待され世界が狙う「次世代燃料」/ 6/27(土) / プレジデントオンライン

世界の石油消費量を減らし、脱炭素を実現するにはどんな代替燃料が必要か。BBCのチーフ・エコノミクス・コレスポンデントのダーシーニ・デイヴィッドさんは「代替エネルギー源として3つの主要なタイプの水素が開発されているが、エクソンモービルのダレン・ウッズCEOは『広く普及するレベルに達していない』と述べている。それでも、その可能性に賭け、次世代燃料の中心的な担い手になるべく多くの国々が動き出している」という――。

【写真を見る】クリーンな燃料源となる可能性を秘めた物質

　※本稿は、ダーシーニ・デイヴィッド『グリーンエコノミー　世界の環境を取り巻く本当の仕組み』(かんき出版)の一部を再編集したものです。

■ バイオ燃料は貴重な助けだが、解決はしない

　いま世界では、1日あたり約1億バレルの石油が消費されている。

　パリ協定で定められた排出目標を達成するには、2050年までに石油消費量の3分の1に相当する量を削減しなければならない。そのためには、私たちがすっかり慣れ親しんだ消費のライフスタイルを支えている、世界に広がる貿易と物流のネットワークを大胆に改革する必要がある。

1990年代には、安く生産できてCO2
の排出量も少ないメタノールに注目が集まり、道路輸送の代替燃料として研究が進められた。　だが、燃費効率がガソリンにはるかに劣るため、それだけ多くの量が必要となる。おまけに腐食性も高いので、燃料としては理想的ではない。

　しかしながら、2021年、世界最大の海運企業であるマースクは、カーボンニュートラルなメタノール(バイオマスから生成されたものや水素と二酸化炭素を結合させたもの)で動くコンテナ船を12隻増やすと発表した。

全体から見れば、この数はごくひと握りでしかないが、既存の船もメタノールで運航可能に改造することはできる。天然ガスからメタノールを生成すると、排出するCO2
量を15パーセント削減できるが、生成元を再生可能エネルギーに変えれば、90パーセント削減できる。　ただし、それには問題がひとつある。そのグリーンなメタノールを十分に供給する方法がまだ見つかっていないのだ。2050年までに船舶燃料をすべてメタノールに置き換えるとなると、グリーンな(バイオマスなどグリーンな資源を原料とする)メタノールを毎年5億トン以上生産できるようにならないといけない。

　これは、現状生産できる100倍以上の量に相当する。

　アンモニアを海運向けのクリーンな代替燃料にしようと開発を進めているプロジェクトはいくつかあるが、これも課題は山積みだ。

　輸送業界が従来の燃料から脱却するうえで、バイオ燃料が貴重な助けとなるのは確かだが、これひとつで問題は解決しない。

■ 水素は切り札になるか

　代替エネルギー源の未来について考えるとき、政府、科学者、投資家の多くが、周期表でいちばんにくる「水素」からヒントを得ようとする。

水素は無味、無色で非常に燃えやすく、もっとも軽い元素として知られる。燃焼時に水蒸気しか排出しないため、クリーンな燃料源となる可能性を秘めた物質として、長きにわたり関心を集めてきた。宇宙に存在する原子の90パーセントを水素が占め、地球上では水(H2
O)のかたちでもっとも多く見受けられ、水素ガスが発見されることはめったにない。　つまり、水素をガスにするのは大変だということだ。

　水素の燃料は、グレー、ブルー、グリーンという3つの主要なタイプが開発されている。

　現在もっともよく使われているのがグレー水素だ。これは、「水蒸気改質法」と呼ばれる伝統的な方法で製造される水素のことで、天然ガスを分解して水素ガスを生成するのだが、そのプロセスでは化石燃料が使用される。

ブルー水素は欠点がないわけではないが、グレー水素よりクリーンだ。ブルー水素も天然ガスなどの化石燃料を原料として製造されるのは同じだが、製造過程で排出されるCO2
は「CCS」によって大気から除去される。　CCSは、エネルギーの生産や処理工程で、化石燃料を大量に燃焼したときに発生する排出物をその場で直接回収し、貯留地へ運んで地下深く貯留する技術のことだ。この技術を使って大気をきれいにすれば、気候変動対策として掲げた目標を達成できるのではないかと期待が集まっている。

■ 排出量を減らすだけで目標は達成できない

　とはいえ、排出物の10〜20パーセントは、やはり取りこぼされるだろう。それに、排出量を減らすだけで目標が達成できるとは限らない。

化石燃料業界は、ブルー水素にご執心だ。なにしろCCSのおかげで、化石燃料を使いながらもその弊害を緩和できるのだ。たとえば、エクソンモービルの気候変動対策は、再生可能エネルギーではなくCO2
排出量の削減を重視するもので、CCSをその主軸に据えている。　アメリカは2022年インフレーション抑制法を通じて、新規と既存両方の発電所に対して温室効果ガス排出量の制限を呼びかけた。

その規制は、CCS技術や水素燃料の分野に政府が投資することで、発電所で発生したCO2
はその場で回収されて大気に排出されなくなり、発電所の燃料に水素が使用されるようになると想定したうえで制定された。　しかし、業界関係者に話を聞くと、そういう技術はまだ、大規模な生産で効果を発揮できる段階に至っていないと指摘する。実際、CCS技術や水素燃料に関し、予算が超過して中止になったプロジェクトや、目標を達成できなかったプロジェクトはいくつもある。

■ 3タイプの水素燃料それぞれに欠点はある

　さて、残るタイプはあとひとつとなった。

　3つめのグリーン水素はカーボンニュートラルな水素だ。この水素は再生可能資源を使って(風力または太陽光から得られるエネルギーが望ましい)、水を構成要素に電気分解して生成される。

　水素と酸素を反応させて電気を起こす燃料電池を、船に搭載する技術はすでに存在する。

　その電池で生成された熱と電気エネルギーで、船を動かすのだ。発電時の音は静かで、船の大きさに合わせて電池のサイズを大きくすることもできる。

　ただし、水素のエネルギー密度は従来の船舶燃料より低いため、大量の水素ガスとかなりの大きさの電池を搭載することになり、そのぶん積み荷を減らさなければならない。

　つまり、長距離の航海には向かないということだ。水素燃料の研究は、この燃料で動くフェリーを使い、比較的短い距離を航行させる実験を中心に進められている。

　いずれにせよ、再生可能エネルギーが依然として不足していることはすでに見てきたとおりであり、グリーン水素の生成は高くつき、輸送業に変化を起こせるだけの量は生産できないというのが実情だ。

　それに加えて、水素燃料が実用化されたらされたで、それに対応するための船の改造費や、燃料補給のために立ち寄る港を増やすためのコストが、海運企業にのしかかってくることは避けられない。

　3つのタイプの水素燃料にはそれぞれ欠点がある。欠点がわかっているからこそ、エクソンモービルのダレン・ウッズCEOは次のように発言した。

　「現存する石油の代替品は、エネルギー密度、規模、輸送性、供給性をはじめ、何といっても価格の面で、広く普及するレベルに達していない」

　この事実は、海運業や航空業などで環境対策の導入が遅れ、環境を汚す煙を排出し続けている一因としても当てはまる。

■ 次世代燃料で「ゴールドラッシュ」は叶うか

　世界最大の産油国のひとつとして知られるサウジアラビアでは、化石燃料の時代が過ぎても、世界最大のエネルギー輸出国であり続けようという野心があり、アメリカのガス会社や海外資本の支援を得て、巨大なグリーン水素工場が建設されている。

　グリーン水素は、風力または太陽光を利用して生成されるのが望ましいとされているのだから、太陽光が確実に降り注ぐ、サウジアラビアの砂漠の片隅ほど工場の建設に適した場所はほかにない。

　サウジアラビアは、20世紀に産業の車輪を回し続けたように、21世紀では世界の明かりを灯し続けて収入を得たいと考えているのだ。

　グリーン水素はエネルギー・トランジションにおける「聖杯」とみなされるようになったが、まだ開発途上にある。それでも大量生産に向けた基礎固めが進められようとするなかで、その実行を促す(潤沢な)資金がサウジアラビアにはある。

　だが、サウジアラビアをはじめとする、グリーン水素に投資する投資家たちは、賭けに出ているようなものだ。基礎固めが間に合えばいいが、水素より安くて利便性の高い代替燃料に市場を独占される可能性も十分にある。

　いずれにせよ、投資の恩恵を受けるのは何年も先になるだろう。

　グリーン水素の賭けに出たのはサウジアラビアだけではない。カナダ、アイスランド、オーストラリアをはじめとする多くの国々もまた、水素版「ゴールドラッシュ」の機会をとらえて次世代燃料の中心的な担い手になるべく動き出している。

　化石燃料からの脱却はまだ遠い先のことのように感じるかもしれないが、ほんの少し前までは、「クリックひとつで商品が届くライフスタイル」についても同じように感じていたのではないか。

　20年後になっても、インターネットの買い物は中東から送られたエネルギーによって賄われているかもしれないが、そのエネルギーが20年前よりクリーンな資源で生成されていれば、少しは罪悪感が軽減されるというものだ。

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ダーシーニ・デイヴィッド
エコノミスト・キャスター
現在はBBCニュースのチーフ・エコノミクス・コレスポンデント。また、BBCラジオ4でも、ファストファッションの特集番組をはじめ、さまざまな番組の進行役も務める。政府機関のエコノミストとしてキャリアをスタートさせたのち、英国のHSBC 投資銀行のエコノミストに就いた。その後BBCに移り、金融関連の報道や調査報道番組「パノラマ」を担当した。ニュース専門チャンネルのスカイニュースでは、看板番組の「スカイ・ニュース・トゥナイト」をはじめ、ビジネスや政治を扱う番組でキャスターを務めた。著書に『The Almighty Dollar 1ドル札の動きでわかる経済のしくみ』がある。2025年には大英帝国勲章を授与された。
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エコノミスト・キャスター ダーシーニ・デイヴィッド