[기획] 미래 먹거리 수소경제 선점…공기업·민간기업이 뛴다
[기획] 미래 먹거리 수소경제 선점…공기업·민간기업이 뛴다
  • 채제용 기자
  • 승인 2023.01.02 07:55
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차세대 경제 패러다임으로 산업 파급력과 잠재력 무한
R&D부터 생산·유통 이어 소비까지 미래 성장동력 기대
▲산업통상자원부, 과학기술정보통신부, 환경부, 국토교통부 등 정부 부처와 SK E&S, 현대자동차 등 민간기업이 협약을 맺고 액화수소 생태계 조성을 위한 의지를 다지고 있다.
▲산업통상자원부, 과학기술정보통신부, 환경부, 국토교통부 등 정부 부처와 SK E&S, 현대자동차 등 민간기업이 협약을 맺고 액화수소 생태계 조성을 위한 의지를 다지고 있다.

[이투뉴스] 탄소중립의 중요성이 강조되면서 탄소를 내뿜지 않는 에너지원으로 수소가 주목을 받으며 전 세계적으로 수소경제 산업화가 본격적으로 진행되고 있다. 오는 2050년 글로벌 수소 사용량이 2억5900만톤에 달하고, 시장규모가 2조 달러에 이를 전망이다. 2022년 기준 EU 27개 회원국 및 주요 권역별 국가 16개국을 더한 43개국에서 수소경제 실현을 위해 약 600개 이상의 대규모 프로젝트가 발표되고, 약 2400억 달러에 달하는 직접 투자가 이뤄졌다. 또 2030년까지 500여개의 프로젝트가 부분적으로 완료될 예정이다. 

수소는 에너지안보 측면에서 더없이 중요한 미래 에너지원이다. 러시아-우크라이나 전쟁으로 빚어진 유럽 천연가스 수급 위기로 세계 에너지 시장은 요동쳤다. 이 같은 세계 LNG시장의 변화는 가격 변동성을 키우고, 그 여파는 우리나라처럼 에너지 대부분을 수입하는 국가에 더 크고 심각하다. 에너지가 국가 안보의 관점에서 접근되는 이유다. 

에너지안보에 더해 수소경제의 산업 파급력과 잠재력은 엄청나다. 수소산업을 선점하려는 각국 정부와 기업의 경쟁이 치열할 수밖에 없는 이유다. 수소산업을 ‘차세대 경제 패러다임’으로 여기고 미래수익을 창출하기 위한 투자에 적극 나서고 있는 것이다. 각국 정부가 탄소중립과 경제회복을 동시에 달성하는 ‘그린뉴딜’ 정책을 발표한 상황에서 수소경제를 위한 투자는 더욱 활발해질 것으로 전망된다. 

우리 정부가 지난해 11월 제5차 수소경제위원회를 열고 대규모의 수소 수요 창출과 그에 맞는 인프라·제도를 구축해 수소 생태계를 확장하겠다고 선언한 것도 맥을 같이 한다. 

정부는 규모·범위의 성장(Scale-Up), 인프라·제도의 성장(Build-Up), 산업·기술의 성장(Level Up) 등 3大 성장(3UP) 전략과 이를 달성하기 위한 수소산업 7대 분야 기술개발 목표 및 수출전략 등 세계 1등 수소산업 육성을 위한 중장기 로드맵을 수립했다. 그만큼 발 빠른 미래전략 수립이 절실하다는 방증인 셈이다. 

이에 따르면 오는 2030년 수소상용차 3만대 운행과 함께 액화수소충전소 70개소를 구축하고, 오는 2036년 청정수소 발전 비중이 7.1%에 이른다. 이와 함께 수소산업 육성전략을 통해 오는 2030년 선진국 수준 기술을 확보하고 글로벌 1위 품목 10개, 수소전문기업 600개를 육성한다. 또한 청정수소 생산기술 국산화 등 수소분야 초격차 기술 확보에 나서 수전해 기술 국산화율 100%, 액화·암모니아 기술개발, 수소 모빌리티 시장 1위를 달성하겠다는 계획이다. 

이에 발맞춰 국내 공기업 및 민간기업들도 미래의 성장동력인 ‘수소경제 생태계’ 구축을 위해 발 빠르게 뛰고 있다.

■ 밸류체인 구축하는 한국가스기술공사
수소산업 선도하는 플랫폼 전문기업으로 도약

▲한국가스기술공사의 수소산업 전주기 제품 안전성 지원센터.
▲한국가스기술공사의 수소산업 전주기 제품 안전성 지원센터.

국내 천연가스의 안전·안정공급을 위해 1993년 국내 고압천연가스설비의 유지정비 및 기술개발 전문기업으로 설립된 한국가스기술공사는 이제 수소 생산·유통·활용을 아우르는 전 밸류체인에서 활약하는 대한민국 대표 수소 플랫폼 전문기업으로 거듭나고 있다.

한국가스기술공사는 국내 최대 규모인 하루 7톤 수소 생산으로 수도권 수요를 책임질 평택 수소생산기지를 지난해 7월 준공해 운영하고 있다. 또한 오는 3월과 6월 각각 하루 1톤 생산규모의 부산기지와 완주기지 준공을 앞두고 있다. 지난해 강원도·한화솔루션과 함께 산업통상자원부의 수전해 기반 수소생산기지 구축사업 공모에 최종 선정돼 대관령 일원에 풍력발전 연계 수전해 기술을 활용해 하루 1톤의 그린수소를 생산할 예정이며, 제주도에 풍력을 활용한 국내 최대 규모 12.5MW급 그린수소 생산기지를 구축하는데도 참여하고 있다.

수소충전소 최다 구축 기관인 공사는 모든 일상에 수소 활용을 확대하기 위해 지난해 말 기준 세계 최대 규모인 전주 평화수소충전소, 익산 액화수소충전소를 포함해 전국에 수소충전소 22곳을 구축했으며, 29개소는 진행되고 있다. 아울러 수소생산기지 및 충전소 11개소를 직접 운영 및 안전관리업무를 수행하고 있다.

수소산업 전주기 제품·부품의 성능과 내구성 등을 시험·평가하는 시험동과 사무동 등 총 8개의 시험실로 구성된 수소산업 전주기 제품 안전성 지원센터를 가동해 국내 고압 수소용기 시제품을 시작으로 현재 10개 품목 10개의 시험을 성공적으로 완료했으며, 올해는 총 16개 품목에 대해 시험을 수행할 예정이다.

특히 공동연구개발, 민·관 R&D, 수소부품 시험평가 지원을 통해 수소부품의 국산화 생태계 조성에 책임을 다하고 있다. 수소충전 시 고질병인 결빙으로 인한 문제 해결을 위해 질소발생장치를 공동 개발해 전국 53개소 충전소에 설치해 그 효과를 톡톡히 보고 있으며, 현재 12건의 수소 관련 연구개발을 진행 중이다. 이런 성과를 높게 평가 받아 수소기술대상, 대한민국 CEO 명예의 전당 기술혁신부문 수상 등의 영예를 안았다.

◇ 액화수소 생태계 실현에 전사적 역량 결집
액화수소 전주기 인프라 구축에도 역량을 결집하고 있다. 생산 부문의 경우 세계 최대 규모 SK 인천 액화플랜트를 PMC 사업을 통해 총괄 관리하고 있고, 유통 부문에서는 초저온탱크 전문업체인 DL과 액화수소용 탱크로리 국산화 개발을 진행 중이다. 활용 부분의 경우 수소모빌리티 특구 조성, 익산시 액화수소충전소 구축사업 등을 통한 민·관·공 협업으로 액화수소충전소를 구축하고 있다. R&D 부문에서는 액화수소충전소 상용화 및 이송펌프를 개발하는 강원도 액화수소 규제자유특구 사업과 함께 액화수소 수출입터미널 설계기술, 액화수소 충전소 안전기준 개발 등의 정부 연구과제를 수행하고 있다.

이미 수행하고 있는 그린수소와 액화수소 생태계 집중으로 미래를 준비하는 한국가스기술공사는 대규모 수소 수요 창출을 위한 제 2기 수소도시(포항, 광양, 당진, 보령, 평택, 남양주) 사업, 교통거점에 설치되는 대용량 수소충전소, 수소교통복합기지사업 참여와 청정수소 활용 촉진을 위한 유통 인프라인 액화수소충전소, 수소 전용 배관망 등 사업역량을 확대해 나간다는 방침이다.

이에 따라 전주-완주 수소도시와 평택 수소교통복합기지 구축 경험과 기술력을 토대로 지자체와 지역 특성에 맞는 수소정책과 연계시켜 다양한 사업모델을 논의 중으로, 사업별 니즈에 부합하는 토탈 솔루션을 제공한다는 계획이다.

또한 바이오가스 정제기술로 녹색기술인증을 획득한 한국가스기술공사의 기술역량을 활용한 폐기물 에너지화 사업, 세계적 에너지 기술 기업인 베이커휴즈와 협력을 통한 수소전소터빈 구축사업도 추진한다.

■ 대한민국 액화수소 시대 여는 SK E&S
액화수소 중심으로 수소 생태계 확장 박차

▲SK E&S는 부산광역시, 환경부, 부산항만공사, 부산테크노파크, 부산광역시버스운송사업조합과 협약을 체결하고 민·관 협력 ‘친환경 수소첨단도시 부산’ 프로젝트를 추진한다.
▲SK E&S는 부산광역시, 환경부, 부산항만공사, 부산테크노파크, 부산광역시버스운송사업조합과 협약을 체결하고 민·관 협력 ‘친환경 수소첨단도시 부산’ 프로젝트를 추진한다.

SK E&S는 올해 액화수소 생산·유통을 본격화하면서 ‘대한민국 액화수소 시대’를 열어간다. 액화수소는 상온에서 기체 형태로 존재하는 수소를 영하 253도의 극저온 상태로 냉각해 액체 형태로 만든 수소다. 기체수소 대비 부피가 800분의 1이며, 한번 운송량은 약 10배 수준으로 대용량 저장·운송에 유리해 운송비를 절감할 수 있다는 게 장점이다. 또 충전 속도가 빨라 같은 시간에 기체수소 대비 약 4배 이상의 차량에 충전이 가능하며, 고압 압축이 필요한 기체수소와 달리 대기압 수준에서 저장할 수 있어 폭발과 화재 위험이 낮아 안정성도 뛰어나다.

지금까지 국내 수소 생태계는 기체수소를 기반으로 성장해 왔지만, 2023년부터는 수소사업에 참여를 선언한 기업들의 액화수소 생산과 충전 인프라 구축이 본격화되면서 국내 수소사업이 한층 활기를 띨 전망이다. 이미 미국, 일본, 독일 등 해외에서는 250개소 이상의 액화수소 충전소가 운영되는 등 액화수소를 중심으로 수소 생태계가 확장되고 있다.

SK E&S는 인천 지역에 연간 최대 3만톤 규모의 액화수소를 생산할 수 있는 플랜트를 건설 중으로, 올해 하반기부터 본격적인 생산에 들어갈 예정이다. 여기서 생산한 액화수소는 전국 거점 지역의 충전소를 통해 공급된다. SK E&S는 미국 플러그파워사와 공동 설립한 SK플러그하이버스를 통해 버스 차고지 등 수요처 인근에 액화수소 충전소 40여개소도 함께 구축중이다.

이와 함께 부산광역시에 수소버스 1000대를 도입하면서 환경부, 부산시를 비롯한 유관기관 및 기업과 협약을 체결하고 민·관 협력 ‘친환경 수소첨단도시 부산’ 프로젝트도 추진한다. 수소에너지를 기반으로 한 ‘탄소중립 엑스포’ 모델을 제시해 친환경 수소도시로서 경쟁국과 차별화된 부산만의 경쟁력을 전 세계에 알리겠다는 의도다. 

협약 체결에 따라 오는 2025년까지 기존 경유 및 CNG(압축천연가스) 버스 약 1000대를 수소버스로 전환하고, 주요 거점 지역에 액화수소충전소 10개소를 구축한다. 지역 내 수소산업 생태계를 구축하기 위한 협력에도 팔을 걷었다. 2030년까지 부산 지역의 수소 강소기업을 발굴, R&D 및 인력양성 등의 지원을 통해 수소전문기업 10개사를 육성할 계획이다.

◇ 국내 최초 ‘친환경 수소 물류센터’ 구축
SK E&S와 플러그파워의 수소사업 전문 합작법인인 SK 플러그 하이버스(SK Plug Hyverse)는 지난해 9월 쿠팡풀필먼트서비스, 켄달스퀘어자산운용과 ‘친환경 수소 물류센터 구축 및 운영사업 추진을 위한 업무협약(MOU)’을 체결했다. 협약은 충남 천안에 위치한 쿠팡 목천물류센터에 수소지게차를 도입하고 수소충전소 등 인프라를 조성해 ‘국내 1호 친환경 수소 물류센터’를 구축하는 데 상호 협력하는 내용을 담고 있다.

쿠팡풀필먼트서비스는 국내 이커머스 대표 기업인 쿠팡의 물류 자회사로, 쿠팡은 전국 30개 이상 지역에서 100개가 넘는 물류 인프라를 확보하고 있으며, 켄달스퀘어는 국내 물류 전문 투자 개발 플랫폼 회사로 현재 42개의 물류센터를 운영하고 있다.

쿠팡은 하반기부터 목천물류센터에서 운행 중인 배터리 기반의 전동지게차 일부를 수소지게차로 전환해 시범 운영한다. SK 플러그 하이버스는 수소지게차 공급과 함께 수소충전소 구축 및 블루·그린수소 등 수소 연료를 공급하며, 켄달스퀘어는 수소충전소 구축을 위한 부지 제공 및 인허가 확보에 나선다. 이들은 ‘친환경 수소 물류센터’ 모델을 쿠팡 및 켄달스퀘어의 다른 물류센터로 확대한다는 계획이다. 

SK E&S는 남동발전과 국내외 재생에너지 자원을 기반으로 한 그린 수소·암모니아 사업도 추진 중이다. SK E&S는 SK 플러그 하이버스, 남동발전과 지난해 8월 ‘탄소중립과 국내외 그린 수소·암모니아 생산 및 도입을 위한 양해각서(MOU)’를 체결했다. 국내외에서 생산된 그린 수소와 암모니아를 혼소 발전에 활용하는 방안이 담겼다. 남동발전은 생산된 수소·암모니아의 도입 및 혼소 활용, SK E&S는 SK 플러그 하이버스를 통해 그린 수소 생산을 위한 수전해 설비 공급을 각각 맡는다. 수전해 설비는 탄소 배출 없이 그린수소를 생산하는 핵심 설비다. 이후 그린수소에 질소를  합성해 국제 운송이 편리한 ‘그린 암모니아’도 생산할 수 있다.

■ 해외 청정수소 시장 진출하는 로우카본
독자적 탄소중립 솔루션 보유한 C-Tech 기업
 

▲로우카본 직원들이 이산화탄소 포집제 ‘KLC’ 생산시설을 점검하고 있다.
▲로우카본 직원들이 이산화탄소 포집제 ‘KLC’ 생산시설을 점검하고 있다.

전 세계가 청정수소 생태계 구축을 위해 발 빠르게 움직이는 가운데 국내 스타트업인 ‘로우카본’의 행보는 눈길을 끌기에 충분하다. 

지난 2005년 중국에서 설립된 연구법인을 모태로 2016년 국내법인으로 설립된 로우카본은 그간 축적된 기술을 바탕으로 이산화탄소 포집전환제인 ‘KLC’를 생산하면서 독자적인 CCUS(탄소 포집·활용·저장) 기술을 개발했다. 또한 10여년간의 연구와 실증을 통해 화력발전소에서 발생하는 황산화물을 저감하는 획기적 연소 전처리 탈황제인 GTS를 개발하고, 기존 배연탈황(FGD) 기술과 다른 개념인 연소로에서 직접 이산화황과 반응시켜 이산화황을 제거하는 연소 전처리 탈황 공법(DICF)도 개발했다. GTS와 DICF 탈황공법은 특허는 물론 산업부로부터 신기술(NET)로 인증을 받았으며, 조달청이 우수조달제품으로 등록되어 있다. 또 선박 연료유의 황 함유량을 0.5%로 규제하는 IMO의 ‘Sulfur Cap 2020’ 맞춤형의 탈황혁신소재인 LCLS를 개발해 해양수산부로부터 'NET' 인증을 받았다. 

전라남도 강진군에 위치한 로우카본은 부설연구소와 R&D실증센터를 두고 있으며, 대전연구개발특구에 CCU기후연구소를 운용하고 있다. 국내특허는 등록 12건 출원 20건 등 총 32건, 해외특허는 등록 3건, 출원 33건 등 모두 36건이다. 국내외에서 PCT 국제출원은 32건이며, 상표등록 및 출원 132건 등의 원천기술을 보유하고 있으며, 이를 바탕으로 CCU 기술개발 및 비즈니스 개발을 꾀하고 있다.

독자적 이산화탄소 포집제 제조 기술을 갖춘 로우카본의 지난 한 해는 도전과 씨앗을 심는 과정의 연속이었다. 지난해 1월 기업공개(IPO) 도전장을 내민 데 이어 나이스 평가에서 기술 최고등급을 받은 로우카본은 올해 코스닥 기술특례 상장을 목표로 내실을 다지며 IPO를 준비하고 있다.

독자적 CCU 기술도 열매를 맺어가고 있다. 지난해 2월 남부발전 부산빛드림본부에서 이산화탄소 포집 실증사업을 진행했으며, 한국화학융합시험연구원이 테스트한 결과 로우카본의 기술이 94.7%의 이산화탄소를 저감하는 것으로 나타났다. 이를 계기로 이산화탄소 포집제인 KLC 생산 능력을 키우기 위해 공장 증설작업이 한창이다. 

◇이산화탄소 포집 기술 DAC 제품화·상용화
특히 국내 최초로 공기 중 이산화탄소를 직접 포집하는 기술 DAC(Direct Air Capture)의 제품화·상용화에 성공하고, 자체 브랜드 ‘Zero C’를 론칭했다. 지난해 6월 ‘Zero C’를 운수업체 동방과 판매 계약을 맺는 한편, 10월 전라남도 강진군청에 제품을 기증·설치했다. 이 제품은 현재 하루 약 50kg 규모의 공기 중 이산화탄소를 포집하고 있다.

청정수소 생산을 위한 로우카본의 도전은 이제 시작이다. 국내 청정수소 생산 구축에 더해 해외시장 공략을 위한 발걸음도 바쁘다. 지난해 11월 미국 EPC 기업인 CCC그룹과 협약을 체결하며 미국 청정수소 시장 진출의 서막을 알렸다. 로우카본의 CCU 기술을 기반으로 미국 플로리다를 중심으로 한 청정수소 생산과 이산화탄소 CCUS 플랜트 구축을 실현한 것이다. 이어 미국 휴스턴의 수소 허브를 추진하고 있는 휴스턴 수소위원회(HHC)와 수소 허브 단지 조성을 위한 MOU를 체결했다. 이 협약은 엑손모빌과 쉘과 같은 유력 에너지 기업들이 속해있는 수소위원회와 공동으로 휴스턴 수소 인프라 허브 조성에 협력한다는 점에서 의미가 크다. 

최근 글로벌 경제는 기업의 가치사슬 전반의 ESG 경영을 중요시하고 있으며, 글로벌 공급망에서 ESG는 이제 거스를 수 없는 흐름이다. 환경(Environment), 사회(Social), 지배구조(Governance) 가운데 환경, 특히 기후관련 사항이 차지하는 비중이 크다. 글로벌 기업들은 전과정평가에 의한 탄소배출을 자발적으로 공개하거나 탄소중립 계획을 발표하는 곳이 늘어나고 있다. 

로우카본의 이산화탄소 포집기술과 청정 수소 생산 및 공급은 탄소배출 감축을 위해 노력하는 기업들에게 반가울 수밖에 없는 기회다. 기회를 맞은 로우카본이 독자적 기술력으로 글로벌 기업으로 우뚝 서기 위해 올해 또 어떤 행보를 보일지 주목된다. 


채제용 기자 top27@e2news.com


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