[창간특집] 에너지 패러다임, 환경중심으로 변한다
[창간특집] 에너지 패러다임, 환경중심으로 변한다
  • 박병인 기자
  • 승인 2020.09.21
  • 댓글 0
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정책·기술개발 통해 환경보호 ‘첨병’
수소·LNG벙커링·LNG화물차 튜닝 등 각종사업 추진 대기오염 개선
바이오가스 수집해 바이오메탄 생산···이산화탄소는 농가·공업 투입
 

[투데이에너지 박병인 기자] 미세먼지 문제와 탄소 등이 국제적인 이슈가 됨에 따라 국내 LNG업계에도 친환경 바람이 불고 있다. 먼저 한국가스공사(사장 채희봉)는 수소산업, LNG벙커링, 국내 육상 운송에서 LNG화물차 등에 힘을 쏟고 있다.

가스공사는 최근 수소유통전담기관으로 선정되면서 수소산업을 선도할 기업으로 선정됐다. 그동안 LNG를 취급하며 축적해온 노하우, 기술을 수소산업에도 적극 적용할 예정이다. 향후 선박시장에서 LNG의 비중은 점점 커지고 있으며 LNG벙커링산업도 함께 커지고 있다. 가스공사는 LNG벙커링산업에도 집중적으로 투자하며 선도하고 있다.

가스공사는 육상 운송분야에서 미세먼지 배출의 ‘주범’으로 지목받고 있는 노후 경유 화물차에 대한 LNG튜닝지원사업도 추진하고 있다.

한국가스기술공사(사장 고영태)도 마찬가지로 환경개선에 열을 올리고 있다. 음식물쓰레기로부터 바이오가스를 포집해 메탄과 이산화탄소를 분리하는 사업을 진행하고 있다. 분리된 메탄은 도시가스, 자동차 연료로 사용되며 이산화탄소는 액화돼 농가, 산업생산에 재투입돼 활용된다. 이외에도 폐자원가스화 사업, 분산에너지 LNG사업 등을 시행할 계획이다. 이처럼 환경개선을 위해 가스공사, 가스기술공사가 추진할 사업들에 대해 알아보기로 했다. /편집자 주


가스公, 친환경 기업 재탄생
올해로 창립 37주년을 맞은 가스공사는 올해를 기점으로 ‘친환경 기업’으로 거듭나겠다고 천명했다.

가스공사는 그간 추진해온 사업의 과감한 패러다임 변화를 통해 기존 공급중심의 사업구조를 경쟁시장에서 원가경쟁력을 통한 적극적 수요개발 중심으로 바꿔나가고 글로벌 친환경 에너지사업자로 거듭날 수 있도록 천연가스뿐만 아니라 수소를 포함한 안정적 사업 포트폴리오를 구축하고 고객중심으로 사업을 추진해 나갈 계획이다.

먼저 공사는 수소사업을 기반으로 화석연료기반의 자원개발기업에서 수소기반의 친환경 신에너지기업으로 전환한다.

지난해 7월 채희봉 가스공사 사장 취임 이후 수소사업의 중요성을 지속적으로 강조하고 내부적으로는 수소전담조직을 처단위로 확대 개편해 수소사업 추진 기반을 마련했다.

또한 외부적으로는 정부 공모절차를 거쳐 수소유통전담기관으로 선정됐고 수소경제위원회 민간위원으로 위촉돼 수소정책관련 논의에 참여할 수 있는 기회를 확보했다.

이어 현대차 그룹과 융복합 수소충전소 구축을 위한 협력관계를 구축했고 On/Off-Site형 수소충전소 및 거점형 수소생산기지 구축 등 수소 네트워크망 구축을 구체화해 나가고 있다.

명확한 비즈니스 모델 구축과 선도적인 핵심기술 확보를 통해 시장에서 기업가치로 인정받겠다는 복안이며 친환경 수소기업으로의 트랜스포매이션, 글로벌 기업들과의 협업을 통해 대규모 그린수소 생산 및 국내도입 추진 등의 방안을 담은 ‘그린뉴딜비전’을 발표할 예정이다.

이외에도 천연가스산업과 시너지 효과가 크고 친환경 기조에 맞춰 새롭게 부상하고 있는 LNG벙커링사업, LNG화물차사업, LNG냉열사업에서 비즈니스 모델을 구체화해 기업가치를 높일 계획이다.

채희봉 가스공사 사장은 “전통적인 LNG사업에서 벗어나 수소 등 친환경에너지사업, 융복합사업 등을 추진함으로써 가스공사를 보다 강하고 미래지향적인 회사로 만들 것“이라고 포부를 밝혔다.

LNG화물차 튜닝지원사업
가스공사는 노후 경유 트럭을 친환경 LNG 트럭으로 전환하기 위한 관련 고시 개정을 마치고 국내 첫 번째 LNG튜닝카를 출고한 바 있다.

가스공사는 지난해 11월 한국교통안전공단과 ‘청정연료 LNG튜닝카 보급 활성화를 위한 양해각서(MOU)’를 맺고 경유 엔진을 LNG로 교체하는 데 필요한 조건과 절차, 문제점 교차 검토 및 제도 개선에 힘을 쏟아왔다.

현재 경유 엔진은 효율이 높아 주로 고출력이 요구되는 트럭 등 대형차에 주로 사용되지만 엔진이 노후화되면 미세먼지 발생량이 높아져 수송부문의 주요 미세먼지 발생원으로 여겨지고 있다.

이처럼 최근 미세먼지로 인한 대기오염이 심각해짐에 따라 경유 자동차의 연료를 청정 LNG로 튜닝(구조변경)하는 방안이 미세먼지 감축 대책의 하나로 부각돼왔다.

LNG 차량 튜닝에는 경유와 천연가스를 동시에 사용하는 ‘혼소방식’과 천연가스만을 사용하는 ‘전소방식’이 각각 사용된다.

이 중 전소방식은 혼소방식에 비해 제어가 쉽고 고장률이 낮다는 장점이 있으나 경유 엔진을 유사 규격의 천연가스 엔진으로 교체할 경우 출력이 낮아져 동등 이상의 출력을 갖는 엔진으로 교체해야 한다는 기존 고시 규정(자동차 튜닝에 관한 규정, 국토교통부고시 제2017-991호)에 부합하지 않아 그동안 튜닝이 불가능했다.

그러나 가스공사와 교통안전공단의 노력으로 지난달 27일 해당 고시가 개정돼 기존 경유 엔진을 천연가스 엔진으로 교체 튜닝할 수 있는 길이 열림으로써 향후 본격적인 LNG 차량 저변 확대에 한층 탄력이 붙게 됐다.

특히 가스공사가 중점 추진할 ‘LNG 충전 인프라 확충’은 물론 교통안전공단이 국내 튜닝부품 업체의 기술 개발을 지원하는 ‘튜닝 비즈니스’를 통해 관련 중소기업 지원 및 일자리 창출도 기대된다.

LNG벙커링 시장 확대 앞장
가스공사는 부산항만공사 등 5개사와 LNG벙커링 합작회사 설립추진위원회를 구성하고 사업계획 확정 등을 통해 올해 10월까지 합작회사를 설립하기로 했다.

올해부터 IMO 2020이 발효되면서 선박들의 황함량 규제가 강해짐에 따라 최근 선사들 사이에서는 황배출량이 적은 LNG추진선이 각광을 받고 있으며 이에 따라 LNG벙커링산업도 크게 떠오르고 있다.

가스공사는 지난해부터 전략적 주주가 참여하는 LNG벙커링 합작회사 설립을 추진해왔으며 이번 협약으로 국내 천연가스·화주·정유·항만·물류분야 대표 기업들과 함께 안정적인 LNG벙커링 수요 확보와 중장기 경쟁력 강화에 나서기로 했다.

가스공사는 LNG벙커링 합작회사를 통해 2030년까지 선박용 LNG 136만톤 판매 및 매출 약 1조원을 달성하고 황산화물 8,315톤·미세먼지 2,557톤을 저감할 계획이다.

이를 위해 동해와 남해 벙커링선 2척, 서해 벙커링선 1척, 당진 LNG 인수기지 선적설비 1식을 확보해 전국 항만을 대상으로 LNG벙커링사업을 추진해나갈 방침이다.

수소산업 이끌 ‘선두주자’
가스공사는 국내 최고의 종합 가스기업으로 보유 인프라와 노하우를 통해 수소산업을 선도해나갈 계획을 세웠다.

천연가스를 고온·고압으로의 수증기로 분해해 수소를 생산하는 천연가스 개질방식이 초기 수소경제 시대에는 가장 현실적인 방법이고 천연가스와 물성이 비슷한 수소이기 때문에 지난 36년간 천연가스 인프라 건설 및 운영 노하우를 습득한 가스공사는 수소경제사회 구축에 최적의 전문성을 발휘할 수 있다.

또한 가스공사는 전국으로 연결된 가스 배관(4,931km)과 전국 거점에 위치한 공급관리소(412개소)를 보유하고 있어 초기 수소 인프라 구축에도 유리한 상황이다.

가스공사가 수소의 유통체계 확립, 수소의 거래 및 수소의 가격 유지, 충전소 등 이용설비에 대한 정보 수집 등 유통부문에 대한 강점을 지녔다는 평가를 받는 것도 이러한 이유가 기반이 됐다. 사업 참여 활성화를 위해 공공기관이 선도적으로 투자해 마중물 역할을 해야 한다는 업계의 의견도 제기된 바 있다.

이에 가스공사는 우리나라를 수소산업 선도국가로 도약하는데 마중물 역할을 다하고자 지난해 4월 ‘수소사업 추진 전략’을 발표했다.

2030년까지 총 4조7,000억원을 투입해 수소생산·공급·유통과 기술개발 등 수소산업의 전 과정에 적극적으로 참여하고 공공기관으로서 선도적 투자를 펼쳐 수소경제 활성화를 견인하겠다는 비전을 밝혔다.

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

가스공사는 산업통상자원부로부터‘수소 유통 전담기관’으로 선정돼 정부에서 추진하는 그린뉴딜 정책에 발맞춰 수소경제에 중추적인 역할을 담당하게 됐다.

가스공사는 ‘수소경제 육성 및 수소안전에 관한 법률’ 제34조에 따라 수소 유통체계 확립, 수소 거래 및 적정가격 유지, 수소의 수급관리, 유통질서 확립을 위한 점검·지도, 수소 충전소에 관한 정보 수집 및 제공 등 수소 유통 전반에 걸쳐 사업을 이행할 계획이다.
 
더불어 채희봉 사장은 수소경제위원회 전문위원으로 위촉돼 범정부차원의 수소경제 컨트롤 타워 업무에 참여하게 됐다.

가스공사는 현대자동차와 ‘수소사업 경쟁력 확보 및 지속 가능한 수소 인프라 확대’를 위해 업무 협약을 체결했다.

이번 협약으로 양사는 융복합형 충전소 구축과 운영을 위한 합작법인 설립을 추진하고 수소전기버스 등 상용 수소전기차 보급 확대에 필요한 충전 인프라 구축 수요에 적극 대응해 나갈 계획이다.

특히 융복합형 충전소는 수소 생산·충전·판매·연료전지 발전 등 다양한 기능이 포함된 충전소로 LNG로부터 직접 수소를 추출해 판매 원가를 대폭 낮추고 추가로 생산한 수소는 외부 판매 및 연료전지 발전으로 부가수익을 창출하는 등 경제성을 대폭 개선할 수 있을 것으로 기대된다.

양사는 충전소 이외에 수소 관련 공동사업으로 해외 수소도입, 액화수소 생산 및 이를 활용할 충전인프라 기술, CO₂ 포집·저감 활용 및 친환경 수소 생산 기술 등을 협력해나갈 계획이다.

가스기술公, 바이오 도시가스로 재활용
가스기술공사는 음식물폐기물을 혐기성소화해 발생하는 바이오가스를 고품질로 정제해 차량연료나 도시가스연료로 활용해 고부가 가치를 창출하고 기존 정제과정에서 버려지는 CO₂를 회수해 고순도의 CO₂를 생산, 2차 활용하는 친환경 통합 에너지플랜트를 개발했다.

먼저 가스기술공사는 국내 폐기물의 성상에 맞게 개발한 PSA 정제기술과 국내 자체 개발 Membrane 정제기술을 접목한 듀얼 가스 정제기술을 도입했다.

또한 바이오가스 이산화탄소 회수 및 액화 기술을 업그레이드해 실증플랜트에 적용했으며 통합 실증플랜트의 효율 및 경제성 수준을 선진국대비 100% 기술수준으로 달성했다.

유기성폐기물을 이용하는 바이오가스화는 환경파괴를 유발하지 않으며 다른 재생에너지원에 비해 경제성이 높아 유럽, 미국 등 선진국뿐만 아니라 한국, 일본, 동남아시아 등에서 바이오가스 활용이 증가하고 있는 상황이다.

바이오가스는 하수슬러지, 음식물쓰레기, 가축분뇨 및 농업부산물 등과 같은 유기성 바이오매스에 포함된 유기물을 공기가 없는 혐기성 상태에서 분해해 생산하는 바이오 연료로 생산된 바이오가스는 주로 CH₄, CO₂로 구성돼 있으며 미량의 H₂S, 수분 및 실록산이 포함돼 있지만 전처리와 고품질화(Upgrading)를 거쳐 LNG 수준의 가스생산이 가능하다.

이렇게 생산된 바이오메탄은 활용성을 확대하기 위해 도심형 분산에너지로써 차량연료 및 도시가스 배관망 공급 등 고효율 에너지로 이용된다.

바이오가스 고품질화 공정을 거친 후 분리된 CO₂를 대기로 방출하지 않고 재회수해 신재생에너지 사용에 따른 온실가스 저감효과를 극대화할 수 있다.

CO₂ 회수 기술 중 저온액화공정은 기체의 액화 온도 차이를 이용해 CH₄와 CO₂ 분리하는 기술로 고순도 CO₂ 분리정제가 가능하며 별도의 공정 없이 액화된 CO₂를 저장 가능하다.

바이오가스 고품질화·CO₂ 회수 통합 공정

바이오가스 중 미세 불순물을 제거하고 고순도의 바이오메탄과 바이오이산화탄소로 분리, 저장해 유기성폐자원으로부터 신재생에너지 생산과 온실가스 저감을 동시에 구현할 수 있다.
먼저 바이오가스의 주성분인 CH₄와 CO₂분리 전 불순물을 제거하는 전처리 공정이 진행된다.

PSA와 멤브레인 정제공정 전단계로 해당과정에서 바이오가스에 포함된 H₂S나 수분은 가스분리 성능을 저하시키기 때문에 탈황탑, 압축기 및 드라이어를 통해 추출 및 제거한다. 이어 CH₄와 CO₂ 건식 분리기술인 PSA와 Membrane 정제 공법을 듀얼로 적용 순도 97% 이상의 바이오메탄을 생산한다.

이렇게 생산된 바이오메탄은 자동차연료나 도시가스 공급으로 활용되며 별도 회수돼 액화까지 마친 CO₂는 농작물에 공급되거나 산업 생산에 재활용된다. 즉 그냥 버려지던 바이오가스를 불순물 제거와 CO₂ 분리과정을 통해 연료로 재활용할 수 있고 별도 포집된 CO₂는 산업에 재투입되므로 상당히 친환경적인 공법이라 할 수 있다.

이와 관련해 가스기술공사는 Vent 가스 회수와 2단계 감압을 적용한 V-PSA 공정에 의한 차량 연료용바이오메탄 생성 기술에 대한 신기술인증서와 녹생기술 인증서를 수여받았다.

또한 가스기술공사는 PSA 및 Membrane을 이용한 바이오메탄 및 이산화탄소 생산용 병렬식 가스 정제 장치를 통해 특허를 받기도 했다.

수소생산 플랜트, 충전인프라 개발
가스기술공사는 수소도시, 액화수소 생산플랜트 인프라 구축확대에도 열을 올릴 계획이다.

인프라 구축사업 선도를 통해 생산부터 활용까지 사업영역을 확대할 계획으로 2025년까지 신도시를 대상으로 수소도시 구축을 추진할 계획이다.

또한 2025년까지 경기도, 강원도를 중심으로 30TPD(하루당 생산량) 규모 액화수소 생산플랜트를 구축하며 2025년까지 거점형 2개소, 분산형 5개소의 수소 생산시설도 설치할 예정이다.
버스, 승용차 모두 충전이 가능한 수소충전소도 2025년까지 120개소 구축을 목표로 하고 있다.

특히 가스기술공사는 수소생산기지 설계 표준화를 중점 추진할 계획이다.

수소생산기지 기본설계 및 타 설계 툴과의 통합 인터페이스를 구축해 규모별 수소생산기지 설계 디지털 표준화를 진행하며 수소생산기지 압축기 및 저장용기 사양을 표준화해 설계공기를 단축하고 기자재의 일정한 품질 수준과 통일성을 유지할 계획이다.

또한 수소 생산기지의 설계, 구매 및 건설공사에 적용할 부품에 대한 경제성, 안전성, 시공성 등을 종합적으로 검토해 표준화한다는 방침이다.

수소생산기지 표준화를 통해 생산성을 높일 뿐 아니라 기술적 완성도 및 신뢰성을 제고해 안전하고 믿을 수 있는 수소설비의 핵심기반기술이 될 것으로 기대된다.

도서지역 친환경 분산에너지 LNG공급사업
가스기술공사는 전국 42개 도서지역 디젤엔진 발전기의 오염물질 배출량 감축을 위해 친환경 발전시스템을 구축할 계획이다.

먼저 기존 디젤 발전기는 LNG혼소발전 전환사업을 추진할 계획이다. 신재생연료전지 발전을 위한 도서지역 LNG공급사업도 확대할 계획이다.

현재 정부의 미세먼지 배출량 30% 감축 목표에 따라 2019년 5월 대기환경보전법 개정으로 도서지역 1.5MW 이상 디젤발전기는 신규 배출규제 대상으로 지정됐다.

향후 가스기술공사는 도시지역 친환경 발전용 Small LNG공급 EPC, O&M사업에 참여할 계획으로 도서지역 신재생 분산형 연료전지 발전 확대에 따른 LNG공급설비 EPC, O&M사업도 실시한다.

이외에도 한전, 신재생 발전사업자와의 협업을 통해 도서지역 Small LNG 운송, 저장, 공급 사업개발에도 참여할 계획이다.

폐자원가스화를 통한 자원순환체계 구축
가스기술공사는 전략적 녹색산업 발굴 및 인프라 확충을 통한 미래위기 대응에 나선다. 특히 플라스틱 등의 폐자원을 재활용해 자원순환 시스템을 구축할 예정이다.

플라스틱은 열분해 가스화를 통해 재자원화 하는데 열분해를 통해 수소, 메탄가스 등을 얻을 수 있다. 이를 위해 가스기술공사는 해외기술도입 및 국내 유관기관 협업을 통한 사업화 기반을 마련했다. 영국, 미국 등 해외기업과의 기술협약을 추진해 국내 폐자원 가스화 플랜트 구축에 앞장설 계획이며 T/F 협의체를 구성해 주요과제를 선정하고 SPC사업도 추진할 계획이다.

현재 국내 폐기물 가스화 기술개발 현황은 2000년부터 2011년까지 1~5톤급 파일럿 가스화 및 합성가스 정제기술 개발을 진행했고 2013년에는 80t/d급 상용화 기술개발을 진행했으나 성능상 문제로 중단되기도 했다.

올해부터는 1t/d 규모 파일럿 기술개방을 진행하고 있으며 향후 50t/d 규모 상용화 플랜트를 구축할 계획이다.


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