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효성의 수소 사업으로 알아보는 수소의 모든 것

한국이 전 세계 최초로 제정한 법이 있다는 것을 아시나요? 바로 ‘수소 법(수소경제 육성 및 수소 안전관리에 관한 법률)’입니다. 

한국뿐만이 아닙니다. 전 세계의 관심이 수소 에너지에 쏠리고 있다고 해도 과언이 아닐 정도로, 수소는 현재 지구상에서 가장 ‘핫’한 에너지원입니다. 

미국 에너지부(Department of Energy)는 ‘수소 프로그램 계획’을 발표했습니다. 바이든 대통령은 청정 수소의 비용을 낮추고 상업화를 돕기 위해 95억 달러의 직접 자금 지원을 한다고 밝히기도 했죠. 유럽연합도 ‘EU 수소 전략’을 발표하고 ‘유럽 청정수소 연맹(ECHA)’을 출범시키는 등 대규모 그린수소 경제를 준비 중입니다. 중국 역시 2030년까지 수소차 100만 대를 보급할 계획입니다. 수소, 대체 얼마나 좋은 에너지길래 이렇게 많은 관심을 받는 걸까요?

 

 

수소가 차세대 에너지원으로 주목받는 이유는 그 친환경성과 경제성에서 찾을 수 있습니다. 

온실가스 발생으로 병들어가는 지구를 지키기 위해 화석 연료 사용을 중단해야 한다는 목소리가 커지며, 화석연료를 대체할 전기의 수요가 급증했습니다. 태양력과 풍력 등 친환경 에너지를 사용해 전기를 생산하는 방식도 있지만, 넓은 설치 부지를 필요로 하고 기후의 영향을 크게 받는다는 한계가 존재하죠. 이에 수소가 주목받게 된 것입니다. 

수소는 지하자원인 석유와 달리 기술로 생산이 가능한 기술자원입니다. 또한 우주 질량의 75%를 이루고 있는 풍부한 자원인데다가, 산소와 결합하면 물이 되는 청정 에너지원입니다. 게다가 에너지 밀도가 높아 훌륭한 효율을 자랑하죠. 이쯤 되면 궁금증이 하나 생겨납니다. 이렇게 좋은 수소, 왜 이제서야 사용하기 시작한 걸까요?

 

다시 만나는 수소

사실 인류는 수소를 연료로 사용할 수 있다는 것을 꽤 오래전부터 알고 있었습니다. 1969년 인류 역사상 처음으로 달 표면에 착륙한 우주선, 아폴로 11호에는 수소연료전지 3대가 탑재되어 있었으며, 1973년 석유파동으로 원유 가격이 급등할 때도 수소가 대안으로 주목받았죠. 

그러나 셰일오일의 등장으로 오랜 기간 저유가 상태가 지속되자 수소는 세간의 관심 밖으로 밀려났습니다. 이렇듯 환경을 생각하지 않고 값이 싸고 빠른 개발에 집중하는 과정에서 지구는 병들어 갔습니다. 이제 환경과 인류 모두를 위한 대체 에너지원 개발은 더 이상 미룰 수 없는 과제가 되었고, 수소가 다시 떠오른 것이죠.

본격적인 수소 경제 활성화에 앞서, 수소를 더욱 효율적으로, 더욱 친환경적으로 사용하기 위한 노력이 펼쳐지고 있습니다. 인류의 현재와 미래를 책임질 에너지 수소를 더 잘 쓰는 방법, 효성의 수소 사업으로 함께 알아볼까요?

효성, 수소에게 진심입니다

 

 

수소 상용화를 가로막는 가장 큰 요인으로 지적받고 있는 것이 바로 ‘충전 인프라 부족’입니다. 아무리 수소가 효율이 높고, 친환경적인 에너지라고 한들, 충전소와 같은 관련 인프라가 부족하다면 사용하면서 발생하는 불편을 감수하면서까지 수소를 이용할 사람은 그리 많지 않을 것입니다.

효성은 청정에너지 수소로의 패러다임 전환을 가속하기 위해서 충전소 구축에 앞장서고 있습니다. 2000년 CNG, LCNG 충전 설비를 시작으로 20여 년간 축적된 가스 압축 및 충전 기술의 노하우로 2009년 국내 최초 수소 충전소를 구축한 효성은 현재 국내 수소 충전소 공급 1위 기업으로 우뚝 자리 잡았습니다. 현재는 전국 주요 도시에 25개의 수소 충전소를 구축하였으며, 16개가 건설 중입니다.

수소저장용기 제작을 위해 필요한 핵심 소재인 나일론 라이너 수지와 탄소섬유 역시 효성이 공급하고 있습니다. 수소저장용기는 고 내압성과 경량성을 모두 충족해야 하는 까다로운 조건이 요구됩니다. 전 세계에서 4번째이자 국내 최초로 자체 개발된 우수한 기술력이 뒷받침하는 효성의 탄소섬유는 강철에 비해 무게는 1/4에 불과하나, 탄성은 7배, 강도는 무려 10배에 달하기 때문에 수소저장용기 사용에 적합합니다. 탄소섬유는 수소차에 들어가는 수소탱크에도 사용되며, 효성은 수소차 보급 확대에 발맞춰 2028년까지 1조원을 투자하여 연간 2만 4,000톤 생산체제를 구축할 예정입니다.

 

수소의 미래는 효성과 함께 ‘흘러갑니다’

완벽해 보이는 수소에도 한 가지 단점이 있는데요, 바로 수소가 기체라는 점입니다. 기체 수소는 부피가 크고, 높은 효용성을 위해 고압으로 저장해야 합니다. 고압의 기체 수소를 안정적으로 보관하기 위해서는 특수한 저장용기도 필요하죠. 보관하는 부피와 무게가 커지면, 운송비용과 충전소 건설에도 어려움이 생기기 마련입니다. 

그런데 이런 수소를 영하 253도 이하로 냉각하면 액체가 됩니다. 이것을 ‘액화수소’라고 부르는데요, 액화된 수소는 기체 상태의 수소와 비교했을 때 부피가 1/800 수준으로 줄어듭니다. 보관하는 부피가 작아지면 충전소 건설에 필요한 부지 및 시설비용과 운송비용도 크게 절감이 가능하죠. 저장하는 압력도 대기압으로 유지되기 때문에 안정성도 높습니다. 충전도 더 간편하고 편리해집니다. 기체 수소와 달리 충전 시 압력을 유지해야 할 필요도 없고, 현재 내연기관 자동차를 주유하는 것처럼 노즐을 통해 액체를 주입하는 방식으로 빠른 충전이 가능합니다. 

결국 수소에너지로의 빠른 패러다임 전환의 핵심은 액화수소에 달려있다고 할 수 있습니다. 효성은 대량의 수소를 효율적으로 저장, 운송이 가능한 액화수소 생산 및 충전 체제를 갖추기 위해 글로벌 선두의 가스 기업 린데와 합작투자 하여 액화수소 플랜트 구축 프로젝트를 진행하고 있습니다. 2023년 5월, 연간 1만 3천 톤 규모의 액화수소 생산 플랜트가 울산에서 가동을 시작할 예정으로, 5년간 1조 원을 투자해 생산 능력을 연간 3만 9천 톤까지 확대할 계획입니다. 

액화수소 보급의 확대는 자연스레 빠른 인프라 구축의 확대로 이어집니다. 액화수소로 용지 확보 등 충전소 건설에 필요한 비용이 많이 감소함에 따라, 더 많은 충전소가 구축될 것으로 기대되고 있습니다. 효성도 액화수소 플랜트가 완공되는 시점에 맞추어 전국에 30개의 액화수소 충전 인프라를 구축할 예정입니다.

더 푸르게 만들어가는 수소 생태계

수소를 생산하는 데 탄소가 발생한다면 진정한 청정에너지라고 말하기 어려울 것입니다. 효성은 수소 생산 과정 중 발생하는 탄소를 대기로 방출하지 않는 블루 수소 생산을 위해 탄소 포집 활용 저장(Carbon Capture Utilization Storage, CCUS) 기술 개발에 힘쓰고 있습니다. 더불어 그린수소 공급의 확대에도 효성이 나서고 있습니다. 그린수소는 신재생 에너지를 통해 얻은 전기에너지로 만들어지는 수소를 말합니다. 생산 과정에서 탄소가 일절 발생하지 않아 ‘궁극적인 친환경 수소’라고 불리죠. 효성은 신재생 에너지 분야에서 국내 최초 750kW 풍력터빈 개발을 시작으로 8MW급 해상 풍력터빈 사업을 추진하고 있습니다.

 

 

또한 신재생 에너지는 기후 등 주변 환경의 영향을 크게 받기 때문에 생산된 에너지를 저장하는 것이 중요합니다. 효성은 에너지 저장 시스템(Energy Storage System, ESS)에 분야에서도 국내 선도적 위치를 점하고 있습니다.

 

수소로 열어가는 새로운 시대

세계 수소 기업 협의체인 수소위원회(Hydrogen Council)는 2050년이 되면 세계 수소 소비량이 무려 5억 4,600만t에 이를 것으로 추산하고 있습니다. 이는 132억 6,000만 배럴의 석유를 대체하는 규모로, 전 세계 에너지 수요의 20%에 육박하는 수준입니다. 수소는 인류와 환경의 미래를 책임질 것이고, 효성은 그런 수소 사회로의 전환을 위한 핵심적인 역할을 담당하고 있습니다. 수소 생산, 운송, 충전에 이르는 가치사슬 전반을 책임지는 전방위 공급자로서 효성은 수소 일류 기업으로 거듭나고 있습니다. 수소가 열어갈 새로운 시대를 향한 효성의 힘찬 발걸음을 주목해주세요!