연기 없는 발전소? 수소 발전소!

연기 없는 발전소? 수소 발전소! 

대학생신재생에너지기자단 19기 임하영

 

'하얀 연기'가 나오지 않는 발전소

  발전소라고 하면 굴뚝에서 하얀 연기가 나오는 장면이 떠오르곤 한다. 발전시설 측은 이 연기가 인체에 무해한 성분으로 이루어졌다고 주장하지만, '과연 그럴까?'라는 의문점이 드는 것이 사실이다. 그렇다면 연기가 나오지 않는, 굴뚝 없는 발전소는 없을까? 

[자료 1. 수소 발전소]

출처 : 한화에너지

 이곳은 연기가 나오지 않는 발전소, 바로 '수소 발전소'이다. 이 발전소에서는 수소 연료전지 발전으로 수소 에너지를 생산한다. 수소 에너지는 수소에 화학반응을 일으켜 전기를 생산하는 방식이다. 우리 주위 어디에서나 볼 수 있을 만큼 흔하게 볼 수 있는 원소인 수소는 화석연료와 달리 고갈될 우려가 없다. 또한, 시시각각 변화하는 자연에 영향을 받지 않기에 재생에너지의 단점을 보완해줄 수도 있다. 이러한 이유로 수소 에너지에 대한 관심이 커지고 있는 것이다.  미국 컨설팅 기업 맥킨지에 따르면 전 세계 수소 산업 시장 규모는 2017년 1292억 달러(약 142조 원)에서 매년 6%씩 성장해 2050년 2조 5000억 달러(약 2825조 원)에 이를 것으로 전망된다. 국내 수소 시장도 2050년 연간 70조 원 규모까지 성장할 것이라 예상되고 있다. 

 

우리나라 수소 발전소 현황

 멀게만 느껴지던 수소 사회는 생각보다 가까운 곳에서 시작되고 있다. 우리나라에도 이러한 새로운 수소 발전소가 계속해서 지어지고 있는데, 그 현황을 알아보자. 

 

가. 대산 수소연료전지 발전사업

 충남 서산시 대산산업단지에는 부생수소를 활용한 세계 최대 규모의 연료전지 발전소가 있다. 석유화학공정에서 발생하는 나오는 부산물인 부생수소를 사용하여 전력을 생산하는 방식이며, 부산물로는 순수한 물만 생산된다. 
한화에너지, 한국동서발전, 두산퓨얼셀이 총 사업비 2,550억 원을 들여 대산산업단지 내 2만m2 (약 6,000평) 부지에 한화건설이 설치 및 시공을 맡아 건설한 부생수소 연료전지 발전소는 50MW(메가와트) 규모로 연간 40만 MWh의 전력을 생산할 예정이다. 지난해 6월부터 본격 운행을 시작해 현재는 인근 지역에 전력을 공급하고 있다. 

[자료 2. 대산그린에너지]

출처 : 월간수소경제

나. 울산 액화수소 플랜트 

효성그룹은 현재 국내 수소 충전 시장의 약 28%를 점유하는 수소 관련 국내 1위 기업이다. 2020년 4월 독일 산업용 가스업체 린데그룹과 액화수소 플랜트 건립 추진 양해각서(MOU)를 체결하는 등 수소 관련 인프라 구축에 장기적인 계획을 가지고 있다. 

[자료 3. 액화수소 플랜트] 

출처 : 인더스트리뉴스
 

신설 공장에서는 효성화학 용연공장에서 생산되는 부생수소에 린데의 수소 액화 기술과 설비를 적용해 액화 수소가 생산된다. 2035년 5월부터 연 1만 3000t의 액화수소를 생산하겠다고 밝힌 바 있는데 이는 연간 수소차 10만 대에 사용할 수 있는 양으로 단일 설비로는 세계 최대 규모다. 이외에도 효성그룹은 △수소 생산 및 충전 설비의 안정성과 신뢰성, 경제성을 확보하기 위한 R&D 확대 △이산화탄소를 배출하지 않는 블루 수소 및 그린 수소 추출 기술 개발 및 설비 국산화 △이산화탄소 저감 기술(CCU) 개발을 통한 탄소중립 수소사업 기반 구축 등을 3대 과제로 선정하며 수소 산업 생태계 조성에 열을 올리고 있다. 

 

다. SK인천석유화학 단지

SK는 향후 5년간 약 18조 원을 투자해 국내 수소 생태계 조성에 본격적으로 나선다고 밝혔다. SK E&S는 2023년까지 SK인천석유화학 단지에 세계 최대 규모의 수소 액화플랜트를 짓고 2025년까지 액화수소 연 3만 t, 블루 수소 연 25만 t을 공급할 계획이다. 또 2025년까지 전국에 수소충전소 약 100곳을 설치해 수소 연료전지 발전소 및 수소차 분야로 활용처를 확대해 나갈 방침이다. 수소 전문기업 미국 플러그파워와 협력해 중국, 베트남 등 아시아 시장으로 사업 영역을 확장할 예정이다.

또한 SK는 서울시와도 △액화 수소 충전소 구축 △수소 차량 도입 확산 △수소 체험관 건립 등 수소경제활성화를 위한 다양한 분야의 협력 방안을 논의하고 있다.

 

수소 발전소의 과제

 물론 모든 수소 발전소가 친환경성을 보장하는 것은 아니다. 수소를 얻는 방법에는 철강이나 석유 제조 과정에서 부산물로 나오는 부생수소를 이용하는 방법, 천연가스를 추출해서 만드는 방법, 물을 분해해서 만드는 수전해 방법 등이 있다. 수소 발전 방식에 따라 환경오염 물질이 배출되기도 하고 완전한 CO2-Free 수소를 만들어내는 기술은 아직까지 경제성이 보장되지 않고 있다는 한계점을 가지고 있다. 
 이러한 한계를 극복하고 수소 생태계를 구축하기 위해서는 정부, 기업, 국민 등 각계의 노력이 필요하다. 그린 수소의 생산기술을 점검하고 단계적 의무화를 통한 정책 강화 등이 그 예시가 될 수 있다. 효과적인 설비운영을 위해 다양한 인프라를 활용하고 수소 전환을 뒷받침할 구체적인 근거를 마련해 탄소중립을 이뤄나가기 위한 발걸음을 내디뎌야 할 것이다. 

*그린 수소 : 태양광·풍력 등 재생에너지에서 나오는 전기로 물을 전기분해(수전해)해 생산한다. 생산 과정에 이산화탄소를 전혀 배출하지 않아 이상적인 수소에너지

참고문헌

1) 남정민, "SK E&S "4년내 세계 1위 수소기업 되겠다"", 한경경제, 2021.09.01, https://www.hankyung.com/economy/article/2021090152141

2) 홍대선, "수소경제는 친환경?…문제는 수소 생산방식이다", 한겨레, https://www.hani.co.kr/arti/economy/economy_general/990633.html

3) 한화에너지, "한화에너지, 세계 최초·최대 규모 부생수소 연료전지 발전소 준공", 2020.07.28, https://m.hanwha.co.kr/media/news/report_view.do?seq=5771

4) 조성준, "[성큼 다가온 수소경제]한화·효성, 수소 기업으로 변신…미래 먹거리 키운다", 매일일보, 2020.07.28, https://www.m-i.kr/news/articleView.html?idxno=733167

5) 최근도, "효성의 수소비전…"2023년 액화수소 국내공급"", 매일경제, 2021.06.21, https://www.mk.co.kr/news/business/view/2021/06/599373/

6) 최민경, "SK, 5년간 수소에 18조 투자…세계 최대 액화수소플랜트 만든다", 머니투데이, 2021.03.02, https://news.mt.co.kr/mtview.php?no=2021030215264569734