정부, 일독주 액화 수소 저장탱크 기술을 국산화하는
4만급 이상비진공 단열 기술100 MW급수 전해 플랜트 구축일본이 세계 최초의 5만급 상업용 액화 수소 저장탱크의 구축에 나선 안, 정부도 청정 수소 생산과 저장·수송 분야의 핵심 기술 확보에 본격 착수했다.재생 에너지 베이스의 수소 생산기술과 액화 수소 저장 인프라를 국산화해, 2050년의 수소 경제 시대에 대비하려는 구상이다.
15일, 관련 업계에 의하면, 기후 에너지 환경부는 최근 「 신재생 가능 에너지 핵심 기술개발(수소)」사업에 착수해, 수소 생산으로부터 저장·수송까지 사방기를 망라하는 기술 도로지도의 책정안을 검토중이다.정부가 이번 추진하는 수소 분야의 연구 개발은, 단순한 기술 확보의 차원을 넘어 향후 수십 년간, 국내 수소 서플라이 체인(supply-chain)의 주도권을 결정하는 핵심 사업이라고 평가된다.
정부는 2050년, 국내 수소 사용량이 2790만 톤에 이른다고 예상하고 있어 이 중 82%의 2290만 톤을 해외로부터 반입한다고 할 계획을 세우고 있다.수소 사용량이 현재보다 크게 증가하는 만큼, 생산과 저장, 수송전의 과정에서 기술 자립 기반을 구축해야 한다고 하는 판단이다.
SK인천 액화 수소 플랜트의 전경.아시아 경제100 MW급수 전해 기술 확보해 생산 경쟁력 강화
우선, 생산 분야에서는 100 MW급의 물전해 기술 확보가 핵심 과제로 거론된다.물전해는 전기를 이용해 물을 수소와 산소 로 분해하는 기술로, 탄소 배출 없이 수소를 생산할 수 있어 「그린 수소」의 핵심 기술로 불린다.현재, 국내의 물전해 실증 사업은 거의 10 MW내외의 규모에 머무르고 있다.한편, 중국은 벌써 260 MW급의 물전해 플랜트를 운영하고 있어, 유럽과 미국도 100 MW이상의 대형 프로젝트를 확대하고 있다.
수 전해 설비 규모는 곧 생산 경쟁력과 직결한다.대형화하는 만큼 설비 투자비와 운영비를 내릴 수 있어 수소 생산 단가를 줄일 수 있기 때문이다.현재, 그린 수소는 화석연료 베이스의 수소보다 생산비가 비싸고, 경제성 확보가 최대의 과제로 거론된다.정부가 100 MW급 플랜트 설계 기술의 확보에 나섰던 것도, 상업화 수준의 생산 체계를 구축하기 위한의 것으로 보여진다.
차세대 수소 생산기술인 광전 기화학(PEC)과 광촉매 기술도 연구 대상으로 포함되었다.이 기술은, 태양광을 직접 활용해 수소를 생산하는 방식으로, 기존의 태양광 발전과 물전해를 따로 따로 운영하는 방식보다 에너지 손실을 줄일 수 있다.아직 실험실 단계에 머무르고 있지만, 장기적으로는 생산 단가를 획기적으로 내릴 수 있는 기술로 평가된다.
HD한국 조선 해양의 대형 액화 수소 운반선 조감도.아시아 경제「수송 코어」액화 수소 저장탱크의 국산화의 추진
수소 저장·수송 분야에서는 액화 수소 저장탱크 기술의 확보가 가장 긴급한 과제로 거론된다.수소를 해외에서 대량 도입하려면 , 운반선과 함께 대규모 저장 시설이 필수다.수소를 영하 253도의 액체 상태로 하면, 체적이 기체 비약 800분의 1으로 감소해 장거리 해상운송이 가능해진다.향후, 중동이나 오스트레일리아, 북미등에서 생산한 수소를 국내에 반입하기 위해서는, 액화 수소의 매수 기지와 저장탱크의 구축이 반드시 필요하다.
문제는 국내 기술 수준이다.일본은 카와사키 중공업을 중심으로 세계 최초의 5만급 상업용 액화 수소 저장탱크와 터미널 구축을 추진하고 있다.미국도 초대형 액화 수소 저장 인프라 개발을 진행시키고 있다.한편, 국내는 액화 수소 운반선의 기술개발에 착수했지만, 저장탱크의 핵심 기술인 단열재와 시공 기술은 아직 확보 되어 있지 않은 상황이다.
액화 수소 저장탱크 기술의 핵심은 단열입니다.저장 과정에서 극저온 상태를 유지할 수 없으면 수소가 기화해 손실이 발생한다.결국, 단열재 성능과 탱크 구조 설계, 시공 기술이 경제성을 좌우한다.정부가 이번 연구로 비진공 단열 기술을 별도 과제에 선정했던 것도 이 때문에다.LNG저장탱크 기술을 확보한 것처럼 액화 수소 저장탱크 기술도 조기에 국산화하지 않으면 향후 수소 공급망 경쟁력을 확보할 수 있다고 하는 판단이 깔리고 있다.
정부는 액상 유기 수소 운반체(LOHC) 기술의 개발도 병행할 계획이다.LOHC는, 수소를 액체 화학물질에 보존해, 필요에 따라서 재추출하는 방법으로 액화 수소와 함께 차세대의 수소 수송 기술로 거론됩니다.독일과 일본은 벌써 산업 규모 실증 사업을 진행시키고 있지만, 국내는 아직 파일럿 단계에 머물고 있다.
기후부에 의하면, 세계 수소 특허 쉐어는 중국 43%, 일본 20%, 한국 16%수준이다.기후부는 이번 연구 결과를 기초로 핵심 기술개발 사업을 단계적으로 추진해 자립도를 높여 갈 방침이다.정부 관계자는 「생산·저장·수송의 핵심 기술을 확보해, 수소 서플라이 체인(supply-chain)의 해외 의존도를 내려 장기적으로 글로벌 수소 시장경쟁력을 확보한다」라고 이야기했다.
