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Sep 22, 2023

급속한 배터리 비용 하락으로 인해 모든 시장의 전망이 가속화됩니다.

자연에너지 7권, 페이지

Nature Energy 7권, 664~674페이지(2022)이 기사 인용

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측정항목 세부정보

중유를 사용하는 국제 해상 운송은 전세계 CO2, SO2 및 NOx 배출의 주요 원인입니다. 해상 선박의 직접 전기화는 전기 연료에 비해 상당한 효율성 이점에도 불구하고 저배출 옵션으로 충분히 연구되지 않았습니다. 선박 전기화에 대한 과거 연구는 배터리 비용, 에너지 밀도 값 및 사용 가능한 선내 공간에 대한 오래된 가정에 의존해 왔습니다. 우리는 US$100kWh−1의 배터리 가격에서 1,500km 미만의 지역 내 무역 경로의 전기화가 선박 운반 능력에 미치는 영향을 최소화하면서 경제적임을 보여줍니다. 환경 비용을 포함하면 경제적 범위가 5,000km로 늘어납니다. 배터리 가격이 US$50kWh−1에 도달하면 경제성 범위는 거의 두 배로 늘어납니다. 우리는 전 세계 컨테이너선 교통량의 40% 이상을 전기화하고, 미국 기반 선박의 CO2 배출량을 14% 줄이며, 대기 오염이 해안 지역 사회에 미치는 건강 영향을 완화하는 향후 10년 이내에 컨테이너선의 배터리 전기화 경로를 설명합니다.

연간 110억 톤을 운송하는 해상 해운 산업은 세계 무역의 거의 90%를 대량으로 처리합니다1,2. 업계의 급속한 성장은 값싸고 에너지 밀도가 높은 중유(HFO)에 대한 접근성을 뒷받침해 왔습니다. 해운 업계는 매년 350만 배럴의 저등급 HFO를 소비하고, 2018년 총 인위적 이산화탄소 환산량(CO2e) 배출량의 2.5%를 생산하며2,3 해양 부영양화와 생태 독성, 대기 오염, 기후 변화 영향으로 막대한 피해를 입힙니다4. 2050년까지 해상 운송 배출량은 전 세계 CO2e 배출량의 17%를 차지할 것으로 예상됩니다5,6. 기준 대기 오염 물질에 대한 업계의 엄청난 기여(각각 전 세계 연간 인위적 SO2 및 NOx 배출량의 12% 및 13%)로 인해 2020년에 약 403,300명의 폐암 및 심혈관 질환으로 인한 조기 사망이 발생했습니다3,7.

정치적 압력이 가중되면서 국제해사기구(IMO)는 파리협정에 따라 온실가스 배출을 줄이기 위한 규제 조치를 취하게 되었습니다. 조치에는 2050년까지 연간 CO2e 배출량을 2008년 수준보다 50% 줄이는 것을 목표로 하는 결의안 MEPC.302(72)와 선박 오염 방지를 위한 국제 협약(MARPOL) 개정 권고가 포함됩니다. 세계 선박 톤수 - 20249,10 이후 북극해에서 HFO를 사용하거나 운반하는 것을 금지합니다. 이에 따라 IMO의 2020년 배출 기준은 허용되는 해양 연료 황 함량을 질량 기준 3.5%에서 0.5%로 줄였습니다11.

이렇게 엄격해지는 규제 환경에 직면하여 해양 해운 업계는 해당 부문의 배출량을 실질적으로 억제하고 재앙적인 기후 변화를 방지하기에 충분한 속도로 상업적으로 배치 가능한 HFO에 대한 배출 제로 대안을 식별하기 위해 경쟁하고 있습니다. 해양 응용 분야의 배출 제로 대안에 대한 낙관적인 전망은 전기 연료(e-연료)가 HFO12에 비해 벌크선의 총 소유 비용을 200~600% 증가시킬 것이라고 제안합니다. 이러한 분석은 기존 추진 기술, 특히 배터리-전기 추진 기술이 가까운 미래에 HFO와 동등한 수준을 달성할 수 있다는 추가 연구를 촉발합니다. 물량 기준으로 가장 큰 해운 회사인 Maersk는 이미 동아시아와 서아프리카를 운항하는 컨테이너선에서 배터리 하이브리드화를 시험하고 있습니다13. 완전 전기식 80m 컨테이너선인 Yara Birkeland는 2020년대 초 노르웨이에서 자율 운항을 시작할 것으로 예상됩니다. 유사한 배터리 전기 선박 프로젝트가 일본, 스웨덴 및 덴마크에서 진행 중입니다14,15. 그러나 배터리-전기 컨테이너선의 채택 가능성에 대한 체계적인 분석은 아직 수행되지 않았습니다. 이러한 초기 파일럿 프로젝트를 제외하고, 배터리-전기 추진은 다음과 같은 점에도 불구하고 해상 운송 부문에서 잠재적인 저배출 대안으로 충분히 연구되지 않았습니다. 최근 배터리 가격 하락; 배터리 에너지 밀도 개선; 저비용, 재생 가능 전력의 가용성 증가; 녹색 수소 및 암모니아와 같은 e-연료에 비해 상당한 효율성 이점이 있습니다.