"음식물 쓰레기서 수소 뽑는다"…국내 수소 생태계 확장

최대 수소 전시회 'H2 MEET 2023'
13~15일 경기도 일산 킨텍스서 열려
현대차·포스코·한화 등 대기업
수소 전 밸류체인 구축 목표

국내 최대 수소 산업 전시회인 'H2 MEET 2023'이 막을 올렸다. 올해 연말 국내 액화 수소 생산 등으로 가시화한 '수소 경제'에 다가서려는 기업들의 노력이 엿보였다. 현대차 ·포스코· 한화 그룹 등은 수소의 생산부터 운송·저장, 활용에 이르기까지 전(全) 밸류체인(가치사슬)을 확보하겠다는 계획을 내놨다. 올 연말 액화 수소 생산에 나서는 효성 과 친환경 에너지 사업을 기반으로 해외에서 수소 생산에 나서는 고려아연 , 수소 공급망에 적극적으로 뛰어들고 있는 코오롱 과 세아, 두산 그룹 등도 전시회에 활기를 더했다.

13일 경기 고양 킨텍스에서 열린 'H2 MEET 2023'을 찾은 관람객들이 현대자동차 수소전기트럭 청소차를 보고 있다. 사진=강진형 기자aymsdream@

현대차 "음식물 쓰레기서 청정 수소 뽑는다"

현대차그룹은 수소 생산단계부터 활용까지 수소산업 전체 가치사슬을 아우르는 콘셉트로 이번에 전시관을 꾸렸다. 전시장 한쪽에 마련된 수소연료전지 청소차는 현대차가 세계에서 가장 먼저 양산한 수소트럭 엑시언트를 기반으로 한 모델이다. 창원에서 실증사업으로 운용한 적이 있다. 엑시언트는 2020년 유럽에 처음 수출된 후 지난해부터 우리나라에서도 팔고 있다. 이번에 전시된 차량은 쓰레기 부피를 줄이기 위해 고밀도로 압착하는 설비가 포함된 압축진개차로 18㎡ 용적에 최대 9.3t을 실을 수 있다.

현대차그룹 다른 계열사와 함께 수소 툴박스 개념으로 실증 사례를 알렸다. 수소 생산부터 공급하는 과정 전반에 걸쳐 친환경 부품을 쓰고 운반과정에서도 탄소배출을 최소화한 개념이다. 자원순환형 수소 생산을 위한 방식으로 폐자원을 활용하는 개념을 소개했다. 음식물 쓰레기 등 유기성 폐기물에서 바이오 가스가 생성되면, 이를 정제·개질하는 과정을 거쳐 청정 수소를 뽑아내는 원료로 쓰인다. 이와 함께 폐플라스틱에서 전처리, 가스화 공정 등을 거쳐 수소를 생산하는 공정도 소개했다. 현대로템은 수소충전소 등에 필요한 추출기를 전시했다. 이와 함께 서울에서 시범 운영중인 이동형 수소충전소 H무빙 스테이션, 수소연료전지 발전시스템의 전력출력을 확장하는 파워유닛모듈 콘셉트도 소개했다.

포스코·한화 등 풀 밸류체인 목표…해외·친환경 에너지 통해 '그린수소' 생산한다

포스코그룹은 석탄 대신 수소로 친환경 철을 만드는 '수소환원제철'을 위해 수소 사업에 힘을 주고 있다. 탄소가 가장 많이 배출되는 산업군인 철강업을 지속가능하게 하는 힘은 수소에서 나온다는 것이다. 이를 위해 유동환원로 기반의 수소환원제철 기술인 '하이렉스(HyREX·Hydrogen Reduction Ironmaking)를' 개발 중에 있으며, 2030년까지 수소환원제철 기술 실증을 완료한다는 계획이다. 또한 대규모 상용플랜트를 운영해 2050년 탄소중립을 달성한다는 계획이다.

포스코그룹이 추진하고 있는 오만 그린 수소 프로젝트 조형. 사진제공=포스코그룹

이날 전시회에서도 수소 생산을 위한 오만·호주·미국 등 9개 핵심 전략 국가에서 진행하고 있는 청정 수소 프로젝트를 소개했다. 오만 그린수소 프로젝트는 가장 큰 사업이다. 5GW 규모의 재생에너지 단지를 조성하고 연 22만t의 그린수소(신재생에너지로 만든 수소)를 생산한다. 포스코홀딩스는 지난 6월 오만 두쿰(Duqm) 지역에 서울시 면적 절반에 해당하는 대규모 부지를 확보했다.

수소 생산을 위한 핵심 기술들도 상용화를 앞두고 있다. 액화 온도가 -253도에 달해 수소는 저장과 이동이 까다로워 암모니아로 전환해 운반한다. 이 암모니아를 다시 수소로 추출하는 기술인 암모니아 크래킹 기술, 700~900도 수준의 고온에서 물을 전기 분해해 수소를 만드는 '고온수전해' 기술도 공개했다. 청정 수소를 생산하기 위한 핵심인 고온수전해 기술은 내년 20㎾h 생산을 목표로 하고 있다. 포스코 관계자는 "공장 내 폐열이나 원자력 발전소에서 나오는 증기를 활용해 수전해 장치를 구동하는 방식"이라며 "수소를 만드는 에너지를 아끼는 효율이 높은 방식"이라고 밝혔다.

한화그룹은 주요 계열사의 시너지를 통한 수소 밸류체인 확보가 목표다. 한화솔루션이 생산하는 태양광 패널 등 신재생 에너지를 활용해 그린 수소를 생산하고 이를 한화오션이 건조한 선박을 통해 암모니아 형태로 저장해 운반한다는 것이다. 이렇게 모인 수소 연료는 다시 암모니아 추진 선박과 잠수함, 한화에어로스페이스의 UAM(도심항공모빌리티) 등의 동력원으로 활용할 계획이다. 한화에어로스페이스는 이날 자체 개발한 수소연료전지를 선보이기도 했다. 한화에어로스페이스 관계자는 "항공기 같은 경우는 출력이 많이 필요한데 배터리를 넣게 되면 무거워져 장거리 비행을 하기 힘들다"며 "수소연료 전지 구동 UAM은 상대적으로 가벼워 더 멀리 날아갈 수 있다"고 설명했다.

고려아연은 이번 전시회에서 신성장동력 '트로이카 드라이브(Troika Drive)'의 한 축인 신재생에너지와 그린수소 사업 현황, 밸류체인 등을 포함한 로드맵을 공개했다. 고려아연은 2018년 호주자회사인 SMC 제련소에 당시 호주 최대 규모인 125㎿급 태양광 발전소를 구축해 운영 중이다. SMC 제련소는 연간 전력수요의 25%를 해당 태양광 발전소로부터 공급받고 있다. 또 호주 현지에 자회사인 '아크에너지' 법인을 설립해 신재생에너지 사업에 본격 진출했다. 아크에너지는 지난해 신재생에너지 개발과 운영 노하우를 보유한 에퓨런(Epuron)법인을 인수, 호주 내 약 9GW의 풍력 및 태양광 개발자산을 보유하게 됐다. 호주 최대 풍력 발전소 건설 프로젝트인 ‘맥킨타이어(MacIntyre Wind Farm)’ 지분 30%를 확보하기도 했다. 고려아연은 이같은 신재생에너지 사업을 수소 생산과 연계한다는 계획이다. 장기적으로는 호주에서 생산된 그린수소 및 그린암모니아를 국내에 도입해, 국내 에너지 안보 이슈 해결 및 수소경제 활성화에 기여한다는 계획이다.

한화에어로스페이스가 'H2 MEET 2023'에서 공개한 UAM향 수소연료전지. 사진=정동훈 기자

올 연말부터 국내 액화 수소 생산…수소 밸류체인 확대

국내 수소 산업은 올해 말 액화 수소 생산에 따라 중요한 변곡점을 맞이할 것으로 보인다. SK E&S가 올해 11월 인천에 연 3만t 규모의 액화 수소 생산 공장을 가동한다. 효성중공업이 1만3000t, 두산에너빌리티가 1800여t 규모의 액화수소 생산라인을 완공할 예정이다. SK E&S는 2026년 충남 보령LNG터미널 인근 지역에서 25만t 규모의 블루수소(이산화탄소 포집·저장을 통해 생산한 수소)도 생산한다. 국내 수소 산업 확장이 성큼 다가온 셈이다.

액화 수소는 기체 수소에 비해 부피가 800분의 1이다. 한 번에 많은 양의 수소를 옮길 수 있고, 충전 속도도 빠르다. 액화 수소 생산은 수소를 통한 발전·운송 등 각종 활용 범위가 넓어지고 수소의 산업계 영향력이 커지는 분기점이 될 수 있다. 다만 액화 온도가 -253로 절대 온도에 가깝다 보니 저장·운반 등에 있어 고난이도의 기술과 프리미엄 소재가 필요하다.

철강사 포스코는 두께 0.12mm의 극세 철강 강선과 현무암에서 뽑아낸 '바잘트 섬유'를 혼합해 만든 수소 연료 탱크를 선보였다. 기존 수소 연료 탱크는 가격이 비싼 탄소섬유로 고밀도 플라스틱통을 감아 만드는데 이를 대체하는 소재를 만든 것이다. 가격은 30%가량 낮췄다. 김우석 포스코 철강솔루션 연구소 수석연구원은 "아직 상용화 전이지만 산학연 협력을 통해 자체 실험 결과, 포스코의 수소연료탱크는 1575bar(1bar는 1대기압)까지 압력을 견뎌냈다"며 "아무래도 철강재가 들어가다 보니 (탱크가)다소 무거워 상용차 등에 활용될 것으로 보인다"고 말했다.

세아제강이 H2 MEET 2023에서 전시한 수소 파이프 라인. 사진=정동훈 기자

석유·LNG(액화천연가스) 파이프라인 제조가 강점인 세아제강 은 수소를 이송하는 파이프를 선보였다. 기체 수소는 조그만 틈이 있어도 쉽게 외부로 빠져나가 견고한 파이프 라인이 필요하다. 문환철 세아제강 영업팀 대리는 "기존에는 '심리스(용접부가 없는) 파이프'를 일본에서 수입해 수소 배관에 썼는데 우리 제품은 용접부가 있는 '웰디드 파이프'라 활용도가 높다"고 말했다.

코오롱 그룹은 코오롱글로벌의 풍력 사업, 재활용 에너지 간 시너지를 통해 그린 수소를 생산하고 수송과 운반까지 담당한다는 청사진이다. 행사 기간 중 코오롱인더스트리, 코오롱플라스틱은 독일 최대 발전사업자인 RWE의 자회사 'RWE Renewables Korea'와 재생에너지 전력공급과 사용에 관한 업무협약(MOU)도 체결한다.

두산은 국내 수소연료전지 1위 기업인 두산퓨얼셀을 앞세웠다. 수소를 공급해 발전하는 무공해 연료전지 '퓨얼셀 모델 400 H2'를 비롯해 청정에너지 솔루션을 선보였다. 드론 및 기타 모빌리티에 손쉽게 부착할 수 있는 소형 파워팩도 전시했다. 두산퓨얼셀 관계자는 "두산은 국내에만 총 40여곳에 발전용 연료전지 440㎿ 규모를 설치해 전력을 생산하고 있다"고 말했다.

고양=정동훈 기자 hoon2@asiae.co.kr
고양=최대열 기자 dychoi@asiae.co.kr