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[유럽] [2014] [EU] 수송 분야에 이산화탄소를 메탄으로 전환하는 선택 사항에 대한 평가
이름 관리자 작성일 2014-05-30 조회수 453
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[EU] 수송 분야에 이산화탄소를 메탄으로 전환하는 선택 사항에 대한 평가

스페인 Tecnalia EPRS(European Parliamentary Research Service)와 함께 이탈리아 ISIS (Institute of Studies for the Integration of Systems)는 유럽에서 자동차 수송에서 가능한 메탄올(methanol) 사용뿐 아니라 이산화탄소(carbon dioxide)로부터 메탄올을 제조하는 기술적, 환경적 및 경제적 장애를 논의했다. 

이 연구는 이산화탄소로부터 얻는 메탄올의 잠재적인 이득을 반영하고, 메탄올 생산을 위한 다양한 원재료를 비교하기 위하여 수명 측면에서 이득과 비용을 평가했다. 보고서는 잔류하는 온실가스를 이용하여 대체 연료를 얻는 것이 상용 화석 연료에 대한 유럽의 의존성을 줄이고, 공급 안보의 위험을 최소화하는 방안이기 때문에, 중기 및 단기 측면에서 이득이 예측될 수 있다고 결론지었다. 

수송 분야뿐 아니라 다른 산업 분야에도 매력적인 상당하고 지속 가능한 연구 노력이 이산화탄소를 효율적이고, 경쟁력이 있는 주요 재료로 전환하는데 필요하다는 증거는 없다고 동 보고서는 밝혔다. 연구는 메탄올의 생성을 위하여 배연 가스로부터 포획한 이산화탄소의 사용을 촉진하는 일련의 정책적 선택 사항(policy option)과 수송에서 메탄올의 후속적 사용을 제안했다. 

정책적 선택 사항의 형태에서 결론은 재활용된 이산화탄소를 귀중한 주요 원료로 전환하고, 수송에서 훨씬 더 큰 연료 다양성으로부터 발생할 수 있는 기회뿐 아니라 이산화탄소 포획과 전환 공정과 관련된 기술적 및 경제적 어려움을 어떻게 극복하는가에 대한 가능한 해답을 제안했다. 

그러나 유럽에서 수송을 위한 에너지 소비에서 장기 동향은 이산화탄소 완화에 대한 가능성과 보다 더 큰 연료 유연성이 일반적으로 유럽 경제와 사회를 위한 공급의 강화된 안보 측면과 디젤 도로 수송 및 항공에 대하여 상당한 의의가 있다는 것을 보여주었다. 다른 동력 발생과 전달 장치 기술과 함께 메탄올 혼합물, 수소, 바이오연료 및 전기 및 하이브리드 자동차 등은 자체적인 장소에서 가장 적합한 시장을 찾을 수 있다. 소유권의 전체 비용이 시간에 따라 집중되는 경향이 있지만, 정책 입안자와 소비자는 현재 이용할 수 있는 자료로 수행하기 어려운 다른 연료와 기술의 철저한 비교를 통한 WTW(well-to-wheel) 분석을 기반으로 하는 선택을 할 수 있을 것이다. 

보고서는 이산화탄소에서 유래한 메탄올의 미래 경쟁력을 위하여 특히 중요한 문제가 다음과 같다고 밝혔다. 

1. 우선순위 수준이 공급 안보 우려와 무엇보다 이산화탄소 완화와 같은 환경 고려에 대한 수송 정책에 좌우된다. 

2. 수송 분야에서 미래 기술 개발의 불확실성과 중기 및 장기 측면에서 관련된 투자를 피하기 위한 필요성 

3. 포획된 이산화탄소의 비용을 삭감하고 메탄올 생산 중 이산화탄소의 사용 가능성 촉진에 대한 필요성 

4. 메탄올 연료 전지의 경쟁력을 개선하는 한편, 자유 시장 규제의 존중. 

5. 다른 유형의 수송 차량을 위한 다양한 해결 방안의 필요성 고려와 모든 수송 분야 사이의 연료를 위한 경쟁력의 높은 가능성 

보고서의 저자는 4 가지 정책 선택 사항을 제시했다. ① 시장으로 유발되는 접근, ② 탄소 포획과 사용을 추진하는 규제, ③ 메탄올 섬(methanol islands) 및 ④ 시나리오로 유발되는 전환 전략 등이다. 

① 시장으로 유발된 접근 

공평한 경쟁의 장은 자동차 유형에 대한 논의와 최종 고객이 사용하는 연료에 남겨진다. 미국 OFA 법안(Open Fuel Standard Act) 기획자에 의해 지원되는 이러한 접근은 시장에서 플러그-인 전기 자동차 또는 유연한 연료뿐 아니라 천연가스, 수소, 바이오디젤, 메탄올 등으로 운영될 수 있는 자동차의 상당수가 자동차 산업에서 의무적으로 제조된다. 미국 메탄올 제조자가 이러한 이니셔티브를 지원하는 한편, 보고서 저자들은 이러한 접근이 단점을 가지고 있다고 지적했다. 

첫 번째 중요한 문제는 이산화탄소로부터 생산된 메탄올과 수소가 모두 아직까지 가격 경쟁력이 떨어지기 때문에, 이러한 연료가 휘발유와 상용 디젤 가격이 비약적으로 증가하지 않는다면 향후 몇 십 년 내에 시장 분배를 얻을 것 같지 않다는 것이다. 추가로 공개 기준은 1세대 바이오연료의 사용과 관련이 있는 식품 또는 연료 딜레마를 증가시킬 수 있다는 것이다. 또 생산의 다른 환경 영향 및 연료의 사용이 어떻게 고려될 수 있는지는 불명확하다. 

두 번째 문제는 소비자가 정보를 겸비한 선택을 할 수 있을 것인가이다. 

이 연구의 두 번째 중간보고서가 보여준 것과 같이 다른 연료와 자동차 성능을 비교하는 다수의 증거를 현재 이용할 수 없기 때문에, 이것은 정책 입안에 상당한 영향을 가진다. 시장에서 자동차와 연료에서 배출되는 이산화탄소에 대한 자동차 제조사에 의해 주어진 수치조차 이미 반복적으로 의문이 제기되어 왔다. 적절한 값을 얻는 것은 소비자 구매와 자동차 소유주에 의해 지불되는 세금을 정의하기 위하여 정부 관계자에 의해 빈번하게 사용되고 있는 이산화탄소 배출 수준의 산출에 직접적으로 영향을 끼친다. 

② 규제적 접근 

포괄적이고 비교할 수 있는 WRW 라이프사이클 분석과 공급 안보의 고려를 기반으로 하는 다양한 유형의 연료와 자동차 기술 사이의 경쟁을 위한 유럽의 법규는 이산화탄소의 재활용을 선호한다고 보고서는 결론지었다. 또 이러한 접근은 중국의 접근과 유사한 이산화탄소 포획 비용이 경쟁력이 있는 수준으로 내려갈 수 있으며, 이산화탄소로부터 메탄올 생산의 에너지 균형과 환경이 상당히 개선된다면 중요한 미래 주요 재료로 이산화탄소의 아이디어를 포용하는 것과 강력한 탄소 포획 및 사용(CCU; carbon capture and utilization)과 관련된 산업의 착수를 암시한다. 

이 접근의 장점은 포획된 이산화탄소를 위한 부가적인 잠재적 시장을 찾는 기회와 유럽 기술 리더십과 전문가에 대한 가능성을 부여한다는 데 있다. 이러한 전략과 관련된 위험에는 R&D에서 지속 가능한 투자에 대한 필요와 이산화탄소에서 유래한 경쟁력이 있는 제품의 시장에 대한 시간과 관련된 불확실성 등이 포함된다. 

③ 메탄올 섬(methanol islands) 

대규모 논증 위치에서 조사될 수 있는 순환 경제와 산업적 공생 개념에 대한 흥미로운 가능성이 있다는 사실을 보고서는 발견했다. IRENA 전문가와 메탄올 업계는 모두 이산화탄소에서 제조되는 메탄올의 매우 낮은 전기 가격을 보이는 아이슬란드와 같은 국가가 이미 휘발유에 경쟁력을 갖추고 있다는데 동의했다. 

이산화탄소에서 유래한 메탄올 생산 단가의 가격을 낮추는 추가적인 핵심 요인은 수소와 메탄올 생산을 위하여 일광이 풍부한 지역이지만 고립되어 생산된 태양 전기의 배치 또는 그리드를 제거할 수 없는 풍력 단지에서 생산된 전기의 사용이 포함된다. 또 다른 핵심 요인은 두 가지 유형의 기체를 수송하는데 소요되는 비용의 상승을 피하기 위하여 수소와 메탄올 생산 위치에 이산화탄소 배출원의 접근성이다. 

따라서 이러한 정책 선택 사항은 메탄올 연료 전지 사용의 요구, 증가된 공급에 따른 증가된 수요의 연결 등과 같은 시장 혁신을 지지하는 이산화탄소에서 생산된 메탄올의 가격 감축을 위한 영리한 전략을 결합하는 것이다. 

④ 시나리오로 유발되는 전환 전략 

이 정책 선택 사항은 기본적으로 유럽 전역을 통하여 상승하는 수송 가격의 직접 및 간접 거시경제 파급 효과(macroeconomic effect)를 평가함으로써 정의될 수 있는 에너지 안보에 대한 가격을 매기는 것을 암시한다. 보다 더 높은 연료 가격은 모든 유형의 상품에 대한 가격 수준을 증가시키고, 취약한 지역 경제와 소비자 군뿐 아니라 수출 지향적인 기업의 경쟁력에 영향을 끼친다. 

그러나 에너지 안보에 대한 가격을 설정하는 것은 수소와 메탄올을 포함한 대체 연료를 위한 보다 더 효율적인 전환 공정을 찾기 위한 필요성이 효력이 없다는 것을 입증할 수 없으며, 재활용된 이산화탄소를 포함한 모든 유형의 에너지 자원을 가장 적절하게 사용하는 것을 촉진할 수 없다. 

[출처 : KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2014년 5월 29일]

[원문보기]

Study for European Parliament assesses options for turning CO2 into methanol for use in transport

A report prepared by ISIS (Institute of Studies for the Integration of Systems - Italy) together with Tecnalia (Spain) for the European Parliamentary Research Service (EPRS) discusses the technological, environmental and economic barriers for producing methanol from carbon dioxide, as well as the possible uses of methanol in car transport in Europe.

The study evaluated costs and benefits from a life cycle perspective in order to compare various raw materials for producing methanol and in order to reflect the potential benefits of methanol obtained from CO2. The report concluded that benefits in the medium- and long-term can be anticipated since the obtaining of an alternative fuel using a residual greenhouse gas would allow European dependence on conventional fossil fuels to be cut, and that way the risks in supply security to be minimized.

Noting that it is “evident that considerable and sustained research efforts are necessary to turn CO2 into an efficient and competitive prime materials, which would be attractive not only for the transport sector, but also other industries,” the study proposes a series of policy options to promote the use of CO2 captured from flue gases for the production of methanol and its subsequent use in transport.

Issues that are particularly critical for the future competitiveness of CO2-derived methanol, according to the report, include:

The level of priority awarded in transport policy to environmental considerations—first of all CO2 abatement—and to security of supply concerns.

The uncertainty of future technology developments in the transport sector and the need to avoid stranded investments in the medium and long-term.

The need for bringing down the costs of captured CO2 and stimulating its potential uses, among them methanol production.

Improving the competitiveness of methanol fuel cells while respecting the free market rules.

Considering the need for diverse solutions for different types of transport fleets and the high likelihood of competition for fuels between all transport sectors

The report’s authors presented four policy options: (1) market-driven approach; (2) regulatory push for carbon capture and utilization; (3) “methanol islands”; and (4) scenario-driven transition strategies.

Market-driven approach. The market-driven approach—the “level playing field”—leaves the decision on the type of car and fuel used to the final customer. This approach, supported by the promoters of the Open Fuel Standard Act in the US, would oblige the car industry to put a substantial number of vehicles in the market, which can run on natural gas, hydrogen, biodiesel, methanol, as well as flexible fuel or plug-in electric drive vehicles, among others. While US methanol producers support this initiative, the report authors noted that there are shortcomings to this approach.

The first critical issue is since both hydrogen and methanol produced from CO2 are still far from being price-competitive, they are unlikely to gain market shares in the next decades unless there is a drastic increase in prices for gasoline and conventional diesel. Further, open standards could increase the “food or fuel” dilemma associated to the use of first generation biofuels, i.e. biocrops, and the competition for land and water resources. It is also unclear how other environmental impacts of the production and use of different fuels would be accounted for.

Regulatory approach.European rules for competition between different types of fuels and vehicle technologies based on a comprehensive and comparable well-to-wheel life-cycle analysis and considerations of security of supply would favor CO2 recycling, the report concluded. Such an approach would also imply embracing the idea of CO2 as an important future prime material and setting up a powerful carbon capture and utilization (CCU) industry, similar to the Chinese approach, once CO2 capture costs can be brought down to a competitive level (estimated at around 20€/t of CO2 captured) and once the environmental and energy balance of methanol production from CO2 has been considerably improved.

Advantages to this approach are the opportunity of exploring additional potential markets for captured CO2 and the chance for European technology leadership and exports. Risks associated with this strategy include the need for sustained investment in R&D and the uncertainties about the time to market of CO2-derived and competitive products.

Methanol islands. There is an interesting potential for circular economy and industrial symbiosis concepts, which could be explored in large-scale demonstration sites, the report finds. Both the IRENA experts and the methanol industry agree that under very specific circumstances, such as in Iceland with its very low electricity prices, methanol produced from CO2 is already competitive with gasoline.

Further key elements for bringing down production cost for methanol from CO2 include the use of electricity from wind farms that cannot be evacuated to the grid or employing solar electricity generated in isolated, but sun-rich regions for hydrogen and methanol production. Another key factor is proximity of the CO2 emission source to the hydrogen and methanol production sites, in order to avoid the elevated costs of transporting both types of gas.
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