이러한 성장내면에는 회사 내부의 구조조정, 경영체질강화 등 체질 개선이 뒤따랐다.
이에 본지는 수소와 관련해 수소의 역사, 국내 수소생산 업체 및 향후 과제 등을 알아봄으로써 향후 수소업계를 전망해 본다. / 편집자주
수소의 역사
수소는 1766년 영국의 H.캐번디시에 의해 처음으로 물질로서 확인되고 묽은 산과 금속과의 반응에서 생성된다는 사실이 밝혀졌다. 그러나 캐번디시는 그 당시까지 널리 알려져 있던 연소설(燃素說)을 믿고, 연소하기 쉽고 가볍다는 사실로부터 연소라고 생각했다. 나중에는 물과 연소와의 화합물이라고 생각하게 됐다.
이것을 올바르게 원소라고 인식한 것은 프랑스의 A.L.라부아지에다. 그는 1783년 작렬(灼熱)한 철관 속에 수증기를 통과시켜 물을 분해하고 수소를 얻는데 성공했다. 또한 수소를 연소시키면 물이 생기는 사실도 밝혔다. 이로부터 그리스어의 물을 뜻하는 하이드로(hydro)와, 생성한다는 뜻의 제나오(gennao)를 합쳐 hydrogne이라 명명했다. 영어 hydrogen은 여기에서 유래한다.
국내 수소 유통량
국내 유통업체로는 이미 알려진 덕양에너젠, SPG산업 및 BOC가스코리아 등이 있으며 오는 11월1일을 기해 SD글로빌이 수소시장에 본격 진출한다.
국내에서의 수소 유통량은 파이프라인으로 56%, 카트리지로 44%의 양을 공급하고 있는 것으로 알려졌다. 정제수소의 공급가능량은 현재 유통량(유통시장 시간당 2만2,000㎥규모, 330일 기준 연간 1.57만톤, 1.74억N㎥)의 대략 2배 수준이어서 어느 정도 여유가 있는 것으로 판단된다. 각사별 파이프라인과 카트리지 공급방식의 비중은 덕양에너젠이 80:20, SPG산업이 50:50으로 조사됐으며 BOCK는 90:10, ALKOS는 파이프라인 100% 등으로 알려졌다.
국내에서 유통되는 수소는 대부분 석유화학공정중 부산물로 생성된 것이다. 국내 부생가스의 이용현황으로 볼 때 가격 등의 조건이 맞는다면 현재보다도 수 배의 수요증대가 있다해도 큰 어려움 없이 공급이 가능할 전망이다.
국내 수소시장 규모
국내 수소시장은 500억원대 시장을 형성하고 있다.
양대 수소메이커로 일컬어지는 덕양에너젠(대표 이덕우)과 SPG산업(대표 이성재)의 지난해 매출액은 545억원으로 전년 519억원대비 4%에 달하는 성장을 보였다.
물론 양사의 모든 매출이 수소 비지니스에 의한 것은 아니다. 2,100㎥ 규모의 생산능력을 보유한 BOC가 제외된 것이기는 하지만 실질적으로 국내 수소유통시장의 대부분이 양사에 의해 운용되고 있다는 점에서 전체적인 수소산업을 통찰하는데 물의가 없을 것으로 판단된다.
먼저 덕양에너젠은 전년대비 5% 상승한 417억원의 매출을 올렸고 SPG산업도 4%의 성장률을 보이며 128억원을 기록하면서 양사의 통합매출은 총 545억원에 달하고 있다.
이로서 수소시장이 500억원시장 형성과 매년 매출증가로 600억원 시장 진입을 예고하고 있다.
국내 수소업체 동향
덕양에너젠은 지난해 달천충전소, 카트리지용기재검장, 여수공장 등에 투자를 단행했다. 또한 이 회사는 지난 7월1일 울산 롯데호텔 2층 크리스탈룸에서 ‘창립40주년 기념식 및 社史 발간 기념회’를 개최한 바 있다. 이후 달천공장은 산자부 기표원으로부터 고압가스업계 최초로 이음매 없는 튜브트레일러용기 부문에 대한 KOLAS를 인정받고 이어 화성기술연구소도 KOLAS 화학시험(Chemical test: 7개 항목)인정기관으로 지정받았다. 지난달에는 독일과 영국의 화학업체 2개사와 실란계 특수가스 수입계약을 체결하는 등 분주한 움직임을 보였다.
덕양에너젠은 지난 2001년 설립한 (재)춘포문화장학재단을 통해 올해에도 46명의 학생들에게 3,050만원의 장학금을 수여하는 등 문화활동지원 사업 및 춘포문화상부문에 연간 2,000만원을 지원하고 있는 모범업체다.
SPG도 대산공장(SPG케미칼)과 신규사업(부생연료유) 진출을 통한 경쟁력강화 및 사업다각화에 많은 노력을 기울이고 있다. 지난 6월에는 영업력 강화를 위해 서울 영등포구 여의도로 본사를 이전했다.
SD GLOVIL(주)(회장 이장남, 사장 이영도)은 (주)신일과 동덕산업가스(주) 양사가 총 130억원을 공동투자해 수소시장에 본격 진출했다. 이 회사는 지난해 울산시 부곡동 외국인 공단 내 3,900여평의 부지를 마련하고 수소제조플랜트를 건설 중에 있으며 오는 10말까지 완공할 계획에 있다.
SD글로빌의 수소플랜트는 대한유화공업(주) 생산공정에서 발생하는 가스를 PSA를 거쳐 99.9999%이상의 초고순도 상태로 정제해 온산공장과 연결된 5.5㎞의 파이프라인을 통해 30㎏/㎠의 압력으로 시간당 4,000㎥의 원료가스를 공급받게 된다. 이를 통해 자체 설치된 500㎥/hr 용량의 컴프레서 6대를 설치, 시간당 3,000㎥의 수소를 생산해 대한유화 등 인근지역 수요처에 파이프라인과 전용카트리지로 공급한다는 계획이다. 또한 초고순도 수소 생산을 위해 총 25억원을 투자, 시간당 4,000㎥의 정제가 가능한 PSA설비를 공급처에 설치하기로 하고 미국 UOP社에 기발주한 상황이다.
이와 함께 이 회사는 알곤과 탄산 등을 수소와 혼합한 믹스가스를 제조해 자동차 및 중공업산업분야도 공급할 예정이며 수소 외에도 일반가스 등의 충전설비도 함께 갖춘다는 계획이다.
오는 10월말에 사업을 개시하게될 SD글로빌의 출현이 현재로서는 유일한 경쟁강화 요인으로 꼽히고 있다. 생산규모면에서 전체 시장판도를 변화시킬 정도는 아니지만 울산지역을 중심으로한 경상권 수소시장은 판도변화가 예상된다.
한편 ALKOS와 BOC를 포함할 경우 국내 수소시장은 화학분야의 수요가 전체의 80%이상을 점유하고 있다. 다음으로 전자·반도체, 철강·금속, 유지류 등의 순으로 수요비중이 높은 것으로 나타났다.
수소 액2社 지난해 4% 성장
국내 최대 산업용 수소제조메이커인 ㈜덕양에너젠(대표 이덕우)이 지난해에도 어김없이 매출성장을 지속하며 수소시장의 밝은 가능성을 어김없이 보여줬다.
그러나 제조비 상승, 신규투자, 기부금 지출 등에 의해 순이익과 영업이익은 큰 폭으로 떨어져 2년 연속 수익성 감소현상이 초래됐다.
덕양에너젠에 따르면 이 회사의 지난 2003회계년도 매출액은 총 417억6,000만원으로 집계됐다. 전년(396억8,000만원)대비 매출성장률은 5.2% 정도로 예년에 비해 다소 낮은 수준에 그쳤지만 처음으로 매출 400억원을 넘어서며 경기침체에도 불구하고 지난 96년이후 단 차례의 마이너스 성장도 기록하지 않는 저력을 이어갔다.
하지만 영업이익과 순이익은 전년도에 이어 하락세가 나타냈는데 하락폭 또한 예상보다 높은 상태인 것으로 밝혀졌다.
이러한 수익성의 악화는 달천충전소 및 용기재검장 준공, 여수공장 착공 등에 따라 인건비 등 각종 비용지출이 크게 늘어난 반면 이들로 인한 매출상승 효과는 높지 않았기 때문으로 보인다.
㈜SPG산업(대표 이성재)은 지난해 1백28억원의 매출을 기록하며 전년 122억7,000만원 대비 4.3%의 매출성장을 달성했다.
최근 발표된 이 회사의 2003년도 감사보고서에 따르면 SPG산업은 지난해 매출 128억원, 영업이익 10억5,000만원, 순이익 8억6,000만원의 실적을 거둔 것으로 밝혀졌다.
매출의 경우 산업용가스 사업보다는 부생연료유 등 신규사업들로 인한 매출부양 효과가 영향력을 발휘했던 것으로 보인다.
이와관련 SPG산업은 지난해 11월 완공된 1,200N㎥/hr규모의 대산공장(SPG케미컬)이 본격 가동되는 올해에는 수도권 및 중부권 시장을 보다 적극적으로 공략함으로서 약 20~30억원의 추가매출을 기대하고 있다.
지난해의 경우 전반적인 경기침체에도 불구하고 이처럼 성장을 나타내는 원인으로는 산업용가스가 국가산업의 뿌리를 구성하고 있어 경기의 영향을 상대적으로 적게 받기 때문으로 분석되고 있다.
이는 전적으로 이 분야에서 묵묵히 땀 흘려 일해 온 모든 근로자와 경영자의 수고 덕분이다.
산업용 가스는 산업에 있어서 전기, 물과 함께 필수적으로 사용되는 유틸리티다. 전기가 없이 가동되는 공장을 상상 못하듯이 가스없이 돌아가는 공장도 없다. 우리나라의 거의 모든 공장에서 산업용가스를 사용하고 있기 때문에 가스공급 중단은 곧바로 산업 활동 마비로 이어진다.
각국 수소관련 연구 현황
수소는 이미 1960년대에 우주개발의 필요성에 의해 수소 추진 로켓, 액체수소의 저장과 수송, 연료전지 이용기술 등이 미국 등 선진국에서 일부 실용화되어 있으며 선진국을 중심으로 수소에너지 공동 개발 추진 및 수소에너지 시스템 실증 등이 이루어지고 있는 상황이다.
대규모 실용화를 목표로 1980년대 중반 독일에서 시작된 수소기술 개발계획은 이후 미국과 일본도 본격적인 계획 수립에 착수하여 미국은 1990년, 일본은 1993년을 기점으로 각각 대규모 수소기술 개발 프로그램(WE-NET)을 시작했다. 또한 아이슬란드는 세계 최초로 수소에너지 경제권의 창조를 목적으로 국가프로젝트를 시작하기도 했다.
수소에너지에 대한 각국의 연구개발 동향으로 볼 때 정부나 주정부 등 공공기관이 개발 자금을 부담해 적극적으로 개발을 지원하고 있고 기존 기술을 활용해 실용시스템을 구성, 문제점 해결과 시민에 대한 계몽을 주도함으로서 장래 시장 도입을 용이하게 할 수 있는 기반을 조성하고 있다. 또한 이용분야에 있어서도 환경개선 효과가 큰 수소 자동차를 개발·도입하는데 중점을 두고 있다는 점이 공통적인 특징이다.
해외 수소·연료전지관련 개발 현황
Air Products는 미국 네바다주 라스베가스에 수소연료전지 충전소 건설과 수소자동차 상용화 대비, 이동형 수소연료 유닛(Hydrogen Fueler)개발을 하고 있다.
Linde는 700bar 압축수소 충전소(1만ℓ 규모 액체수소 저장탱크설치) 건설중이다.
Praxair는 연료전지 전용 고순도 수소(NH₃, CO 등 불순물 극소화) 개발, BOC는 700bar 압축수소 충전소 및 825bar 튜브트레일러 개발(加 압축수소 인프라 프로그램(CH2IP)의 일환) 하고 있다. 이외에 다국적 산업용가스업체인 Air Liquide, Air Products, Praxair, BOC, Linde 등은 수소자동차 및 수소연료전지 관련 기술개발을 위한 투자, 협력, 제휴 추진으로 알려졌다.
향후 수익 전망 밝아
삼성전자·LG필립스의 충남 아산 탕전공장과 파주 산업단지에 조성으로 산업용가스 수요처가 늘어날 전망으로 업체간의 가스수주 경쟁이 가열되고 있다.
삼성전자는 지난 1월 탕정 LCD라인에 2조7,382억원을 투자할 계획이라고 밝혔다. LCD라인에 대한 일반적인 투자액이 5,000억원에서 1조원 내외인 상황에서 3조원에 육박하는 삼성전자의 탕정 LCD라인에 국내 모든 가스업체의 주목을 받고 있다.
또한 LG필립스 파주 LCD 산업단지는 LG LCD의 7세대 생산라인이 들어설 51만평에 경기도가 국내외 협력업체들을 위해 별도로 50만평을 조성, 총 100만평 규모로 세계 최대 규모의 디스플레이 클러스터(Cluster)가 될 전망이다.
뿐만 아니라 최근 수소가 지닌 기본적인 성장성에 더해 매출증대, 경비절감 등 지난해의 신규투자 효과가 본격적으로 나타나고 탕정, 파주, 오창 등 신생 산업단지의 입주업체들로부터도 적지 않은 신규수요 창출이 예상된다.
고급인력 확보해야
선진국에서는 가장 우수한 인재들이 모이는 곳이 가스분야인데 국내에서는 그렇지 못한 것이 현실이다.
이는 신문에서 접하는 LPG·도시가스폭발사고나 도시의 무법자인 LPG 실은 오토바이를 보고는 가스란 위험하고 난폭한 것이라는 인식을 갖게 된다. 가스산업에 대한 사회적 편견과 오해가 증가하면 이 분야로 고급 인재가 오지 않는 요인으로 작용할 뿐 아니라, 이 분야에 종사하는 사람들의 직업에 대한 자부심과 자긍심까지 떨어뜨리고 있다.
그 동안 규모 면에서 괄목할 만한 성장을 이룩한 한국의 산업용가스가 이제는 과거의 구습에서 벗어나 새로운 패러다임을 정립할 때가 왔다. 이제까지 산업의 뒷편에 서서 남을 보조하는 역할에 만족하던 자세에서 벗어나 이제는 산업 전면에 서서 타 업종을 리드해 나간다는 자세가 필요하다.
결국 모든 산업의 주체는 사람인지라 산업용 가스가 일류 업종이 되기 위해서는 잘 훈련된 인재들이 이 분야에 골고루 퍼져 있어야만 한다. 그러나 지금의 국내 현실을 보면 그리 쉽지 만은 않을 것이 현실이다.
국내에는 선진국과 달리 산업용가스에 정통한 전문 인력이 턱없이 부족하다. 정부는 이러한 국내 현신을 직시하고 한국의 가스기술 발전을 위해 과감하게 연구소도 설립하고 가스기술의 토착화를 위해 전문인력 양성에 힘을 쏟아야 할 것이다. 또한 국내 기업들도 단기 이익에 너무 집착하지 말고 장기적인 안목으로 지속적인 연구개발을 할 필요가 있다.
연구개발 분위기가 업계 전체로 확산될 때 국내 산업용가스 수준은 높아지고, 사회의 인식도 달라지며, 고급인력이 이 분야로 모이는 선순환이 이루어 질 것이다. 이것이 업계 전체가 같이 잘살고, 우리나라가 발전하는 길이다.
■ 수소란
수소는 무색·무미·무취의 기체다. 지구상에 존재하는 물질 중에서 가장 가볍다. 항상 수소분자 H2로 이루어진다. 임계온도(臨界溫度) －239.9℃, 임계압력 12.8atm, 물에는 18℃에서 1부피에 0.0185 부피 녹는다.
상온에서는 오르토수소와 파라수소의 3:1 혼합물이다. 또한 상온에서는 반응성이 적지만, 온도가 높으면 많은 원소와 직접 반응한다. 산소와의 2:1 혼합물은 500℃ 이상에서 격렬하게 반응해 폭발하며, 산소수소 폭명기(爆鳴氣)라고 한다. 그 밖에 황과는 황화수소, 질소와는 암모니아, 염소와는 염화수소를 생성한다. 또한 많은 금속과도 직접 반응해 수화물을 만든다. 금속염화물이나 산화물을 가열하면 환원되어 금속을 생성한다. 일반적으로 화합물 중에서의 원자가는 양 1가 또는 음 1가의 값을 가진다.
■ 수소 분석법
혼합가스 중의 수소는 보통 연소법(然燒法)으로 정량한다. 즉 이산화탄소·중탄화수소·산소·일산화탄소를 흡수시켜 제거한다. 그런 후 과량의 공기 또는 산소를 혼합해 연소시키거나(H2 +1/2O2 →HO), 또는 270∼280℃로 가열한 산화구리(II)에 의하여 연소시켜(H2+CuO →Cu+H2O) 가스량의 감소로부터 수소의 양을 구한다.
■ 수소 제조법
수소는 공업적으로는 보통 천연가스를 비롯한 탄화수소의 열분해에 의해 제조된다. 그 밖에 수성가스·코크스로(爐)가스 등에서 분리시키거나, 물의 전기분해, 석유분해, 심냉분리법 등의 방법으로 제조되기도 한다.
■ 수소 용도
수소는 태양광, 태양열, 석탄이나 석유와 같은 1차 에너지를 변환시켜 얻을 수 있는 2차 에너지에 해당되며 에너지로서보다는 화학제품의 원료 및 화학공장의 공정가스로 널리 사용되고 있다.
또한 수소는 암모니아·염산·메탄올 등의 합성에 대량으로 사용된다. 그 밖에 기름을 경화시키기 위한 수소 첨가, 액체연료의 제조, 산소수소불꽃으로 금속의 절단과 용접, 백금·석영(石英) 등의 세공 등에도 널리 사용되며 액체수소는 끓는점이 아주 낮기 때문에 냉각제로 사용되기도 한다.