[기획] 수소산업, LNG 미래먹거리 급부상
[기획] 수소산업, LNG 미래먹거리 급부상
  • 박병인 기자
  • 승인 2020.05.11
  • 댓글 0
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가스公·가스기술公, 미래E 수소 ‘선두주자’
국내 천연가스 인프라, 산업육성 유리
안전관리 ‘핵심’…정비기술 개발
시장 확대위해 충전인프라 확보
거점 생산기지 건설 가격 합리화
 

[투데이에너지 박병인 기자] 에너지 대전환 시대를 맞아 LNG의 중요성은 더욱 커졌다. 차기 연료로 주목받고 있는 수소를 생산하기 위해서는 LNG의 주성분인 메탄에서 수소를 추출하는 방식이 현재로써는 가장 현실적인 방안이기 때문. 현재 LNG는 난방분야에서는 포화상태를 맞았지만 수소제조, 해운, 발전분야에서 블루칩으로 떠오르고 있는 연료다.

이에 한국가스공사(사장 채희봉), 한국가스기술공사(사장 고영태) 등 LNG분야 공기업들은 수소시대를 맞아 발빠르게 움직이고 있다. 각사가 보유하고 있는 가스관련 인프라와 기술력을 바탕으로 선제적으로 수소시대에 대응하겠다는 의지다. 이에 가스공사와 가스기술공사가 수소산업시대를 어떻게 선도해 나아갈지 알아봤다. /편집자 주

■ 수소보급, 전 세계적 추세
선진국들은 이미 수소차 대중화와 수소인프라 구축에 박차를 가하고 있다. 수소에너지 상용화에 가장 적극적인 국가는 일본이다.

일본은 도쿄올림픽을 ’수소올림픽‘이라 이름 짓고 수소버스 50대를 투입할 예정이며 2030년까지 수소연료 상업발전소 가동, 수소차 80만대, 충전소 900개소로 확충할 계획이다.

이미 일본 자동차 업체들은 정부의 대대적인 지원을 등에 업고 세계시장 석권을 노리고 있다. 미국은 2050년까지 자동차 시장의 27%를 수소차로 보급할 예정이며 독일도 2023년까지 수소차 50만대, 충전소 400개소 설립을 목표로 세웠다.

우리나라도 예외는 아니다. 화석연료 자원 빈국인 우리나라는 고갈 가능성이 적고 지역적 편중이 없는 보편적 에너지원인 수소에너지를 에너지 자립국으로 도약할 수 있는 계기로 보며 수소와 관련된 산업과 기술력에 집중 투자해 자체 및 해외 생산으로 경쟁력을 높인다는 전략이다.

이에 따라 정부는 수소경제를 3대 전략투자분야로 선정한데 이어 작년 1월에는 ‘수소경제 활성화 로드맵’을 발표하며 수소산업 육성에 박차를 가하고 있다.

■ 가스公, 수소산업 육성 ‘선봉’
가스공사는 수소경제 시대를 위해 발빠르게 움직이고 있다. 천연가스를 고온·고압으로의 수증기로 분해해 수소를 생산하는 천연가스 개질방식이 초기 수소경제 시대에는 가장 현실적인 방법이기 때문이다.

천연가스사업을 영위하는 가스공사는 전국으로 연결된 가스배관(4,908km)과 전국거점에 위치한 공급관리소(411개소)을 보유하고 있어 이를 활용한 수소의 생산과 운송이 가능하다.

또한 가스공사는 우리나라를 수소산업 선도국가로 도약하는데 마중물 역할을 다하고자 지난해 4월 ‘수소사업 추진 전략’을 발표한 바 있다. 2030년까지 총 4조7,000억원을 투입해 수소 생산·공급·유통과 기술개발 등 수소산업의 전 과정에 적극적으로 참여하고 공공기관으로서 선도적 투자를 펼쳐 수소경제 활성화를 견인하겠다는 비전을 밝혔다.

가스공사는 지난 30여년에 걸친 안전하고 안정적인 가스 운영 노하우를 바탕으로 천연가스와 유사한 물성을 가진 수소에 대한 설비운영과 안전관리에 주도적 역할이 가능하다.

또한 전국 411개의 공급관리소와 4,908km의 배관망을 활용해 수소 생산·공급·유통 인프라를 효과적으로 구축할 수 있어 이를 통해 초기 수소경제 활성화의 기반을 다짐은 물론 새로운 시장 개척과 미래 혁신 성장으로 종합 에너지 기업으로 도약한다는 계획이다.

■ 선도적 인프라 구축
가스공사는 국내 수소생산을 위해 2030년까지 25개소의 수소 생산시설을 구축하고 생산시설 대형화를 통해 제조원가 인하를 위해 적극 노력할 방침이다.

시범단계로 지난 1월 가스공사 부산경남지역본부 사옥에서 ‘김해 제조식 수소충전소’ 착공식을 가졌다. 김해 제조식 충전소는 가스공사와 김해시가 맺은 협약에 따라 부산경남지역본부 부지에 구축해 올해 준공 예정이며 수소제조 및 출하설비도 설치해 내년부터 운영을 시작한다.

또한 수소운송을 위해서 2030년까지 튜브트레일러 500대와 수소배관망 700km을 구축해 서울, 부산, 대구, 광주, 대전 등 5대 거점도시 광역권을 중심으로 효율적인 수소운송 인프라를 마련한다.

아울러 작년부터 가스공사는 10여개 기업·기관이 참여하는 수소충전소 설치·운영 특수목적법인(SPC) 설립을 주도적으로 추진해 지난해 3월 법인이 본격 출범했다. 가스공사는 2022년까지 SPC를 통해 수소충전소 100개 구축을 통해 수소 충전 인프라 기반도 마련할 계획이다.

수소대중화를 위해서는 가격경쟁력 확보가 무엇보다 중요하다는 판단으로 현재 kg당 9,000원대인 가격 수준을 2030년에는 4,500원 수준으로 낮출 방침이다.

이를 위해 해외에서 저렴하게 생산된 수소를 수입하거나 상대적으로 저렴한 부생 수소를 확대하는 방안 그리고 대량운송을 통한 운송원가를 낮추는 등 가격경쟁력 확보를 위한 다양한 방법들을 검토 중이다.

현재 수소산업 기술개발 수준은 상용화 초기단계에 불과한데 수소산업 기술자립을 위해 2030년까지 약 3,000억원을 투자해 전 밸류체인에서 기술 자립을 달성할 예정이다.

특히 천연가스 개질기술의 국산화, 탄소 포집과 자원기술 개발, 수전해 기술 연구 등 생산·저장·운송·활용 등 전 분야에서 단계별 기술개발 로드맵을 수립해 체계적으로 추진할 예정이다.
 
또한 선진국 수준의 수소산업 안전관리 체계를 확립하고 안전 관련 국제표준 선도에도 주력할 방침이다.

가스공사는 수소경제를 선도하기 위해 일찌감치 관련 법령을 손봤다. 공사의 사업범위에 수소사업을 포함시키는 법률 개정안 통과를 마쳤고 정관 개정까지 끝냈다.

이를 통해 수소산업 육성의 주체로서 가스공사의 역할을 명확히 했고 사내 수소사업 조직도 확대·개편했다.

■ 안전 관리강화
수소경제사회의 핵심은 안전이다. 안전성이 담보되지 않는다면 국가정책으로 추진할 동력을 잃어버리기 때문이다. 수소는 누출 시 공기보다 약 14배 가볍기 때문에 빠르게 확산돼 점화 및 폭발 가능성이 낮고 연소 시 독성가스 배출이 없어 질식과 화상 위험이 적다.

또한 가솔린, LPG, 도시가스 등 타 에너지에 비해 상대적 위험도가 낮다는 연구결과도 있다.

물론 수소의 안전성에 대한 의구심은 여전히 존재하고 있다. 모든 에너지는 100%의 안전성을 보장할 수 없는데 이는 수소 역시 마찬가지라고 볼 수 있다.

기존의 에너지사용이 엄격한 제도 아래서 이뤄졌듯이 지속가능한 수소경제사회를 위해서는 안전 관리에 관한 법과 제도적 장치가 필수적이다.

이를 위해 정부는 지난해 12월 ‘수소 안전관리 종합대책’을 발표하면서 수소 생산부터 활용까지 포함된 종합적인 안전대책을 통해 수소를 둘러싼 우려를 해소하겠다고 발표했으며 지난 2월에는 ‘수소경제 육성 및 안전관리에 관한 법률’이 국회 본회의를 통과해 수소경제시대를 본격적으로 추진할 법률적 근거가 마련됐다.

■ 시설기준 국제인증 추진
가스공사는 가스 설비의 안전·품질·환경 분야에서 국제 표준 충족 및 인증 획득 경험을 바탕으로 수소 시설기준의 국제인증을 추진할 계획이다.

또한 수소의 누출 방지를 위해 감지센서, 경보장치, 압력방출장치, 소방시스템 등과 같은 안전 설비의 설계와 자재 구매·시공에 대한 기준을 정립하고 신규 수소시설에 대한 안전성 평가를 추진할 예정이다.

아울러 시스템구축과 교육체계도 확립할 예정이다.

법규와 국제 표준에 기반한 수소 안전관리시스템 구축으로 수소 안전 관리 규정을 정비하고 안전 운영 절차서, 보수 및 유지관리 지침서, 안전 진단 계획을 수립한다. 더불어 수소 안전 전문가 육성 방안을 수립하고 이를 중장기 교육 훈련 로드맵에 반영한다.

채희봉 가스공사 사장은 “우리나라가 미래 저탄소·친환경 수소에너지 시대를 이끌어나갈 수 있게 가스공사의 수소사업 로드맵을 차질없이 이행할 것”이라며 “앞으로도 가스공사는 민간부문과 적극 협력해 수소산업 생태계 조성에 앞장서고 수소 제조·공급·유통 및 기술개발 등 수소산업의 전 과정과 체계적인 안전관리에 적극 참여해 수소에너지 중심의 친환경 에너지 대전환을 선도해 나갈 계획”이라고 밝혔다.

■ 가스기술公, 에너지전환시대 적극 대응
가스기술공사는 수소를 주요 전략사업으로 선정해 추진하고 있다.

가스기술공사는 올해 인프라구축사업 확대, 액화기술 확보, 정비 사업화 및 통합관리시스템을 구축할 계획이다.

내년까지 정비기술 고도화, 수소충전소 및 분산형 생산기지 O&M사업을 확대할 계획이고 오는 2022년에는 광역권 유지보수센터를 구축하고 액화충전소를 확대할 계획이다.

분야별로 보면 수소 인프라 구축분야는 올해 중 가스기술공사는 충전소 20기, 분산형 생산기지 2기, 거점형 생산기지 1기를 확충할 계획이다.

내년까지 누적 수소충전소 55기를 추가 확충할 계획이고 분산형 생산기지 5기, 거점형 생산기지 2기를 확충할 계획이며 2022년까지 수소충전소 100기, 분산형 생산기지 10기, 거점형 생산기지 3기까지 확보할 계획이다.

운영 및 정비사업분야에서는 올해 중 운영 및 정비 기술표준화, 정비 표준품셈 기준 수립, 통합관리센터구축, 유지보수전담기관 지위자격 확보를 목표로 추진한다.

내년에는 IoT기반 예측진단, 고장진단 기술을 확보, 충전소 무인화 실증사업도 진행하며 서비스 전국상용화도 실시할 계획이다.

2022년에는 광역 유지보수+스페어 센터를 구축하고 수소충전소 무인화사업도 확대한다.

액화 등 융복합 사업분야에서는 올해 중 고속도로 등 LPG, CNG와 연계해 수소를 생산 및 충전하는 융복합 충전소 확대를 실시하고 LNG+TNTH 융복합 충전소 구축 실증사업도 진행한다.

내년에는 하루당 5~30톤을 생산하는 수소액화플랜트 1기 구축할 예정이며 수소 액화충전소 실증에도 돌입하며 바이오가스 연계형 생산시스템 구축에도 박차를 가할 예정이다.

2022년에는 LNG냉열, 수소추출, 수소액화, 연료전지까지 아우르는 신에너지 융복합단지 1기를 구축하고 수소 액화충전소를 확대시킬 계획이다.

가스기술공사는 수소관련 기술개발분야에서도 힘을 쏟는데 올해 중 LNG냉열을 이용한 수소액화플랜트 설계 기술을 확보하고 분산형 생산기지 설계 표준화를 실시한다.

내년에는 수소에 대한 수요, 공급 예측모델을 개발하고 기체, 수소의 액체, 기체의 연동형 충전기술도 개발할 예정이며 초저온 액화 펌프 개발에도 나선다.

2022년에는 액화충전소 국산화 기술개발 및 실증사업을 실시한다.

■ 충전소 확충·운영 ‘박차’
가스기술공사는 수소시대를 맞아 충전인프라 확충이 가장 중요하다고 판단, 전국에 수소충전소 설치를 추진하고 있다.

먼저 경기도에 평택 2개소, 화성 1개소, 안성1개소, 성남 1개소 등 총 5개소의 수소충전소를 세울 예정이고 충청북도에는 청주 3개소, 충주 1개소, 음성 1개소, 제천 1개소, 괴산 1개소 등 총 7개소의 수소충전소를 세울 예정이며 경상남도에는 진주에 1개소가 건설될 예정이다.

버스충전소의 경우에는 충청남도 천안에 1개소, 충청북두 충주에 1개소, 대구광역시 1개소 등 총 3개소의 수소충전소를 세울 계획이다.

이를 위해 가스기술공사는 지난해부터 지속적으로 지자체들과 업무협약을 맺어 왔다.

지난해 3월 충주시(1기)와 업무협약을 체결한 것을 시작으로 청주시(2기), 음성군(1기), 평택시(2기), 진주시(1기) 등과도 업무협약을 체결했다.

또한 지난해 9월에는 당진시, 10월에는 제천시와 업무협약을 맺고 수소충전소 건립을 추진 중에 있으며 1월에는 제천, 청주와 업무협약을 맺었고 가스기술공사는 수소충전소 설치뿐만 아니라 운영, 유지 및 보수에도 적극적으로 나설 계획이다.

지난해 8월 수소 정비사업 기본계획 수립을 완료했고 지난 1월에는 충전 인프라 운영 및 정비사업부를 신설해 적극적으로 대응하고 있다.

본격적인 수소충전소 운영을 앞두고 가스기술공사는 Off-Site 충전소 운영 절차서 수립 중에 있다.

운영 절차서에는 정비대상, 주기, 방법, 계획 등 예방정비 점검에 대한 상세한 정보가 포함될 예정이며 특정 부품업체에 국한되지 않는 표준적인 절차서를 수립할 예정이다.

이에 수소충전소를 직접 운영하는 지자체들이 정비, 점검하는데 있어 현재보다 훨씬 수월해질 것으로 전망된다.

수소 생산시설도 운영할 예정인데 부산(On-site), 천안, 서산(Off-site) 등에 거점형 생산시설을 운영할 예정이고 평택에는 거점형 수소 생산시설 건립에 참여할 예정이다.

■ 표준화 모델 및 정비기술 개발
가스기술공사는 표준화 모델, 정비기술을 개발해 수소시대를 선도하는 앞선 기술력을 확보할 계획이다.

먼저 표준화 모델분야를 보면 승용 65대, 버스 2대, 동시충전(13시간 기준) 등이 가능한 일반 수소충전소 표준모델을 개발을 추진 중에 있다.

또한 버스용 수소충전소의 경우에는 버스 40대 충전(20시간 기준), 수소 200kg 이상 저장이 가능한 표준화 모델을 개발할 예정이며 거점형 수소생산시설의 경우에는 2,600Nm³/h 급 거점형 생산 표준보델을 개발할 예정이다.

ON-site형 충전소 표준모델도 개발되는데 46만 600Nm³/h급 분산형 생산 표준모델도 개발 중에 있다.

정비기술분야에서는 수소충전소 고장 정비시스템 개발을 추진 중에 있으며 수소충전소, 생산시설 등 통합 모니터링 시스템 구축 개발도 진행 중에 있다.

또한 데이터 군집도 평가에 따른 고장점검 순서 변동방법 등 5건에 대한 특허를 출원하면서 예측·예방 정비기반기술 확보를 추진 중에 있다.

■ 평택 수소생산기지 건설 참여
가스기술공사는 지난해 12월16일 산업통상자원부가 공모한 수소생산시설 공모사업자로 최종 선정된 바 있다.

가스기술공사는 경기도, 평택시, 평택도시공사, 경기도경제과학진흥원과 함께 컨소시엄을 구성해 공모에 참여했다.

이번 공모사업은 전국 1개 지자체를 선정해 국비 48억5000만원을 지원하는 사업으로 가스기술공사는 천연가스 등 에너지설비분야에서 쌓아 온 기술력을 바탕으로 평택시 지역주민, 국회·도·시의원 등의 전방위적인 협력과 지원을 통해 공모사업을 유치하는데 성공했다.

수소생산시설은 이번에 확보한 국비를 포함 총 210억원이 투입되고 평택 LNG기지 옆 포승읍 원정산업용지에 건설될 예정이다.

가스기술공사는 고압가스 전문기술인력을 활용해 설계, 시공품질을 확보하고 체계적인 안전관리를 기반으로 수소생산시설 구축, 운영 및 유지보수 역무를 수행할 예정이다.

현재 가스기술공사는 사업협약과 생산기지 표준화 설계, 건설에 필요한 각종 자재들과 장비발주를 완료했으며 오는 6월 저장용기 발주와 함께 건축, 토목 등 기초공사가 시작되고 2021년 3월 준공을 목표로 하고 있다.

수소생산시설의 건설이 완료되면 하루 5톤 이상의 수소생산이 가능할 것으로 전망되고 있다. 이는 경기도 내 약 8,000여대의 수소차가 이용할 수 있는 양이며 현재 수소 공급가격인 8,800원/㎏에서 5,500원/㎏으로 낮출 수 있을 것으로 예상된다.

고영태 가스기술공사 사장은 “가스기술공사가 EPC사업뿐만 아니라 운영과 유지보수 업까지 이르는 우리나라 수소경제 전반을 선도해갈 것”이라며 “수소시범도시, 액화 수소생산 등 단계적인 수소산업 진출을 통해 수소 토탈솔루션 기업으로 도약할 것”이라고 밝혔다.


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