“수소에 미래 있다”… 체질 바꾸는 굴뚝산업

[머니S리포트-친환경 시대 굴뚝산업 미래는②] “수익성 확보까지 정부 운영 보조금 지원해야”

◆기사 게재 순서
(1)속도 붙은 탄소 중립… 굴뚝산업 변화 압박 커진다

(2)“수소에 미래 있다”… 체질 바꾸는 굴뚝산업”

고순도수소 정제 설비. /사진=현대오일뱅크

글로벌 수소시장이 2050년 3000조의 부가가치와 대규모의 일자리를 창출할 것으로 예상되면서 글로벌 기업들의 수소 전쟁이 치열해지고 있다. 국내 기업들도 액화수소부터 수소자동차 핵심부품, 수소 충전소까지 진출이 줄을 잇고 있다. 

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액화수소 생산 레이스 본격화 

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미국 컨설팅 기업 맥킨지에 따르면 전 세계 수소 사업 시장 규모는 2017년 1292억달러(약 142조원)에서 매년 6%씩 성장해 2050년 2조5000억달러(약 2825조원)에 이를 것으로 전망된다. 이 기간 수소 관련 일자리도 3000만개 이상 새롭게 창출될 것으로 예상됐다. 정부 산하 수소경제위원회는 국내 수소 시장이 2050년 연간 70조원 규모로 성장한다고 관측했다. 

이에 따라 국내 기업들은 수소경제를 겨냥한 사업 계획을 쏟아내고 있다. 기업들의 투자 가운데 하나는 액화수소 생산 사업이다. 액화수소 플랜트 기술을 확보한 국가는 독일·미국·일본·프랑스 등 소수에 불과하다. 

액화수소는 기체상태 수소를 영하 253도 극저온 상태로 냉각하는 방식으로 생산해야 해 기술 확보가 쉽지 않다. 액화수소는 기체수소의 부피를 800분의 1로 축소할 수 있다. 향후 수소 수요가 증가하면 액화수소의 필요성이 더욱 커질 것이란 점에서 국내 기업들이 눈독을 들이고 있다. 

액화수소 플랜트가 세워질 울산 용연공장. /사진=효성중공업

효성중공업은 독일 산업용 가스업체 린데그룹과 협력을 택했다. 두 회사의 합작법인인 ‘린데하이드로젠’은 2023년 연 1만3000톤 규모의 액화수소 공장을 상업 가동할 예정이다. 이는 연 10만대의 수소자동차에 공급할 수 있는 규모다. 

SK E&S는 그룹 수소사업의 중추적 역할을 맡는다. 이 회사는 2023년부터 연 3만톤 규모의 세계 최대 수소 액화수소플랜트를 건설해 수도권 지역에 공급할 계획이다. 블루수소 25만톤 생산체제도 가동한다. 블루수소는 석유화학 공정에서 발생하는 탄소를 포집·저장해 탄소 배출을 줄인 수소를 가리킨다. 두산중공업과 GS칼텍스는 각각 연산 1800여톤, 1만톤 규모의 액화수소 플랜트 구축을 목표로 한다. 

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정유업계가 꽂힌 ‘수소연료전지’

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정유업계도 고민이 많다. 지난해 국내 정유4사의 온실가스 배출량은 3612만톤을 기록했다. 이는 국내에서 배출된 양의 5.5%에 해당하는 수준이다. 정유사가 생산한 제품은 수송용과 발전용 연료 등으로 쓰인다. 최근 전기차·수소차 확대 바람이 거세게 일면서 수송용 매출이 점차 줄어들 것이란 우려가 커지고 있다. 

이에 따라 정유업계의 수소 사업을 향한 발걸음이 빨라지고 있다. 정유업계의 투자는 수소연료전지에 방점이 찍혀 있다. 맥킨지에 따르면 전 세계 수소연료전지 시장은 연 평균 30% 이상 성장해 2030년 50조원으로 전망했다. 

가장 빠르게 사업을 확장하는 곳은 현대오일뱅크다. 수소시장이 본격 개화하면 수소연료전지 부품 국산화의 필요성도 떠오를 것으로 보인다. 회사는 연내 자동차용 수소연료전지 분리막 생산 설비 구축을 마칠 계획이다. 

이는 수소연료전지 부문 벨류체인의 첫 단추다. 현대오일뱅크는 분리막 생산을 시작으로 전해질막, 단위셀 사업까지 순차적으로 사업을 확장해 수소연료전지 주요 부품의 수입 의존도를 낮추는 데 앞장설 전략이다. 회사는 내년 국내 자동차 제조사와 분리막 실증 테스트를 거쳐 2023년 제품 양산을 시작한다. 장기적으론 자동차용뿐 아니라 건물·중장비용 수소연료전지 개발도 고려하고 있다. 

에쓰오일은 수소연료전지 기업인 FCI의 지분 20%를 확보하며 수소 사업에 발을 디뎠다. GS칼텍스는 2023년 완공을 목표로 15MW 규모의 수소연료전지 발전소를 건설하고 있다. GS칼텍스 여수공장에서 생산되는 부생수소를 활용해 5만 가구가 사용할 수 있는 전기가 생산될 예정이다. 

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‘수소 담고 운반할’ 수소탱크 개발 

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롯데케미칼 수소탱크. /사진=롯데케미칼

롯데케미칼은 자동차용 수소탱크를 신사업으로 낙점했다. 회사는 내년 상반기 롯데알미늄 인천공장 내 부지에 수소탱크 상용화를 위한 파일럿 설비를 구축한다. 연간 수소탱크 생산능력은 2030년 50만개로 확대할 계획이다. 롯데케미칼은 친환경 수소 사업에만 4조4000억원을 투자한다. 

조선업계는 조선용 수소탱크 개발에 집중하고 있다. 업계는 2030년부터 액화수소의 해상 운송이 본격화될 것으로 점쳤다. 장거리 운송을 위해선 수소를 안정적으로 보존하는 첨단 극저온 기술이 필수다. 

한국조선해양은 가스선과 가스추진선 개발·건조 경험을 바탕으로 올 하반기까지 소형 선박용 액화수소 연료탱크 시범 제작에 나선다. 극저온용 스테인리스 강재 개발은 포스코가 맡는다. 삼성중공업과 대우조선해양은 3세대 수소연료전지인 SOFC(고체산화물연료전지)를 개발해 주력 선종에 적용하는 연구를 진행하고 있다.

철강업계는 이산화탄소가 전혀 발생하지 않는 방식의 수소환원제철 기술을 도입해 탄소중립 제철소를 구축하는 데 집중하고 있다. 기업들이 사업성과 가격 격쟁력을 확보하기까지 정부가 투자를 보조해야 한다는 목소리가 나온다. 

김재경 에너지경제연구원 연구위원은 “기업들은 미래의 수익성이 확보될 것이란 전제 아래에 투자를 하는 것인데 정부가 일관되게 수소경제 정책을 추진해 믿음을 줄 필요가 있다”며 “수소사업에서 수익이 창출될 때까지 정부가 운영보조금, 인센티브 등을 기업들에 지원해 사업과 투자를 이어나갈 수 있도록 해야 한다”고 말했다.