New Energies, new possibilities

Sinopec has completed China’s first factory-based seawater hydrogen production research project at its Qingdao Refinery. The project integrates direct seawater electrolysis with renewable energy-powered green hydrogen production, achieving an hourly output of 20 cubic meters of green hydrogen.

This innovative approach not only offers a new solution for coastal regions to utilize renewable energy for green hydrogen production but also provides an alternative pathway for the utilization of high-salinity industrial wastewater.

The project adopts a factory-based operation model, leveraging a portion of the green electricity generated by Qingdao Refinery’s floating photovoltaic power station. Through electrolysis, seawater is split into hydrogen and oxygen, with the produced hydrogen seamlessly integrated into the Qingdao Refinery’s pipeline network for use in refining processes or hydrogen-powered vehicles. The entire production process occurs within a factory setting, ensuring efficiency and operational stability.

Seawater hydrogen production holds significant potential. By directly converting seawater into hydrogen, renewable energy can be transformed into green hydrogen, which is relatively easier to store and utilize. Moreover, this process conserves precious freshwater resources, offering a new pathway for the development of the hydrogen energy industry.

Despite its advantages, seawater hydrogen production comes with challenges. Seawater contains approximately 3% salt, and impurities, such as chloride ions, can corrode electrolytic electrodes, while cationic deposits may clog equipment channels, reducing efficiency and causing damage. Sinopec Qingdao Refinery, in collaboration with the Dalian Institute of Petroleum and Petrochemicals, has successfully overcome these challenges through a series of specialized equipment innovations and unique process designs, including chlorine-resistant electrode technology, high-performance electrode plate design, and a seawater circulation system. These advancements enable seamless integration of research findings into practical applications.

 Source:  Hydrogentechworld

ETFuels has selected John Cockerill and Johnson Matthey as key strategic partners for its e-methanol project in Texas.

John Cockerill will provide 210 MW of its pressurised alkaline electrolyser units, along with technical services as the foundation for the Front-End Engineering and Design (FEED) phase for the green hydrogen facility to be constructed in Texas. This project will benefit from John Cockerill’s local manufacturing and support capabilities, as the Group has invested in a gigafactory in Texas to develop and produce its electrolysers in the USA.

Johnson Matthey will supply its eMERALD e-methanol technology, along with the eMERALD methanol synthesis catalyst, for ETFuels’ first U.S. project. This technology also forms the basis of the FEED phase for the fully integrated e-methanol facility.

By 2029, ETFuels will produce 120,000 tons of e-methanol annually from co-located 500-MW high-capacity renewable energy sources together with biogenic CO₂ at this state-of-the-art plant. The plant will span an impressive 22,000 acres in Texas and will pave the way for development of ETFuels’ broader portfolio of sites across Texas, Spain, and Finland. The Financial Investment Decision for the first project is expected in 2026, with construction scheduled to start by 2027. The project is expected to create approximately 500 construction jobs, with more than 50 permanent operating roles upon completion. Total investment is expected to be over a billion dollars.

Ultra-low-carbon e-methanol for decarbonisation of heavy industry

ETFuels’ ultra-low-carbon-intensity e-methanol unlocks multiple pathways for industrial decarbonisation, including the production of e-SAF (sustainable aviation fuel) through methanol-to-jet technology, as well as numerous chemical applications. With FuelEU regulation incentivizing early adoption of e-fuels, particularly for shipping, ETFuels’ e-methanol, with emissions as low as 8.7 gCO₂e/MJ, offers a compelling solution, delivering a 91% reduction in CO₂e relative to conventional fuel, according to the company. This enables shipping companies to reduce compliance costs by half, trade credits, and deliver green transportation services to end customers. E-methanol from the plant is expected to result in the avoidance of approximately 200,000 tons of CO₂ emissions per year, equivalent to planting a forest the size of 13,000 football fields.

Nicolas de Coignac, Group Executive Vice President and President Hydrogen and Americas at John Cockerill, said: “Backed by long-standing expertise in the field, worldwide references on large-scale projects, and global presence, our Group, which has been active in the energy sector in the United States since 1840, is delighted to join forces with strong partners such as ETFuels for this first major green hydrogen project in America. The scalability of ETFuels’ model makes them a strong partner to accelerate towards robust large-scale green hydrogen projects. We are delighted to work with the team on bringing their first Texas-based project to fruition from the start of the journey.”

Alberto Giovanzana, Managing Director of CT Licensing at Johnson Matthey, commented: “E-Methanol is fast emerging as a key gamechanger for decarbonizing the global shipping industry in the years ahead. It’s a heavy industry with a large footprint, and lower-carbon fuels will be vital in reducing its impact. We’re delighted to combine Johnson Matthey’s long-held expertise in e-methanol technology with the scale of ambition that ETFuels is bringing to the table.”

Lara Naqushbandi, CEO of ETFuels, added: “With stringent FuelEU regulation in place and increasing demands for genuine supply-chain decarbonisation, we see a strong business case for scalable, low-cost, ultra-low emission fuels, particularly for early-adopter customers who can benefit both economically and reputationally. To that end, we are really excited to partner with John Cockerill and Johnson Matthey – world-leaders in hydrogen and methanol technologies – as part of the ETFuels integrated project team, to bring these fuels to market at scale. Johnson Matthey brings world-class technology, extensive e-methanol operating experience, and exceptional engineering expertise. John Cockerill provides proven technology and industrial services experience to help the long-term performance of the plant.”

Source: Hydrogentechworld

2024 was a year where we witnessed great stories that make us very confident about the bright future lying ahead for the hydrogen industry, Hydrogen Central brings you the most read news from each month of 2024. Enjoy and all the best for 2025.

January 2024 – BMW says Goodbye to Electric Cars; it has now Solved the Problem of Hydrogen Engines – MES

February 2024 – How Hydrogen Combustion Engines Will Challenge The EV Market At Its Core – TopSpeed

 

March 2024 – Green Hydrogen Will Become The 21st Century Version Of Oil – Forbes

April 2024 – Ferrari patents hydrogen powered engine – Motor Authority

May 2024 – “40 percent market share” – car giant wants to build 100,000 hydrogen vehicles per year

June 2024 – This hydrogen engine from Kia and Hyundai heralds a new dawn in automotive – Everything will change – Lagrada

July 2024 – Tesla CEO Elon Musk Slams The Use Of Hydrogen For Cars, Terms It ‘Silly’ As Toyota Gears To Promote Its Fuel Cell Vehicle Mirai At Paris Olympics

August 2024 – Plug Power Names Amazon Executive as its New COO

September 2024 – Nikola Corporation Awarded Sourcewell Cooperative Contract

October 2024 – Norges Bank’s Strategic Acquisition of Plug Power Inc Shares

November 2024 – Bill Gates $645 million fuel cell superyacht has finally completed its extensive sea trials – Powered by liquid hydrogen stored at a bone-chilling -423°F, the mammoth vessel features an underwater lounge, a hospital, and a 29-foot contraflow pool

December 2024 – Model suggests Earth’s subsurface may hold up to 5.6 × 10⁶ million metric tons of natural hydrogen

We thank you for staying up to date with the hydrogen industry at Hydrogen Central and wish you a very prosperous 2025.

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현대제철 당진제철소를 지나니 대규모 산업단지가 보인다. 바로 석문국가산업단지다. 단지 안으로 들어가니 왼쪽으로 여러 신축 건물이 나란히 서 있다. 이 대열 끝에 지난 10월 28일에 개소한 ‘그린수소 수전해센터’가 있다.

그린수소 수전해센터는 국내 수전해 부품개발 역량을 강화하기 위해 구축한 국내 첫 수전해 부품개발 지원센터로, 수전해 부품 평가, 실패 원인 분석, 기술 노하우 전수, 시제품 컨설팅, 기업 업종 다각화 교육, 장비 기반 분석·평가 등을 지원한다.

충남도, 당진시, 충남테크노파크(이하 충남TP)는 도내 기계 부품 가공 산업을 고분자전해질막 수전해(이하 PEM) 스택 부품 생산 산업으로 전환하고 그린수소 산업 발전을 위해 ‘그린수소 생산 수전해 부품개발 지원 플랫폼 구축사업’을 추진, 지난 2021년 4월 산업통상자원부 공모사업인 ‘지역거점 스마트특성화 기반 구축사업’에 선정됐다.

‘지역거점 스마트특성화 기반 구축사업’은 지역의 자원과 역량을 기반으로 지역산업의 역량을 강화하거나 새로운 산업으로 전환하는 지역성장 정책이다.

이에 따라 충남도, 당진시, 충남TP는 지난 2022년부터 올해까지 3년간 총 127억 원(국비 56억 원 포함)을 투입해 당진 석문국가산업단지에 ‘그린수소 수전해센터’를 구축했다.

국내 첫 수전해 부품개발 지원센터

그린수소 수전해센터 입구에 들어서니 고속도로 휴게소처럼 태양광 패널이 주차장 위를 덮고 있다. 수전해가 태양광, 풍력 등 신재생에너지로 만든 전기로 가동되는 점을 감안해 구축한 것으로 보인다. 

백귀현 충남테크노파크 첨단산업본부 과장은 “태양광 패널을 통해 생산되는 전기는 현재 센터가 사용하고 있으며 곧 수전해 장비에 직접 공급할 계획”이라고 밝혔다. 센터에 따르면 태양광발전 시스템의 총 설비용량은 49.595kW다. 

백 과장을 따라 그린수소 수전해센터 안으로 들어간다. 백 과장이 사무실 입구 옆에 있는 벽에 선다. 그 벽엔 ‘충남테크노파크 첨단금속소재센터 안내판’이 걸려 있다.

충남도는 지역 주력산업인 철강금속산업의 근간인 첨단금속소재산업을 육성하기 위해 지난 2022년 3월 ‘충남테크노파크 첨단금속소재센터’를 구축했다. 센터는 철강, 비철금속, 희소금속 등을 가공하는 기술(정련, 주조, 성형 등) 개발·연구를 지원한다.

이 센터 옆에 그린수소 수전해센터가 들어섰다. 충남TP는 각 센터의 전문성을 감안해 분리해서 운영할 계획이었으나 운영 효율성을 높이기 위해 지난 7월 조직개편을 통해 두 센터를 묶었다. 향후 그린수소 수전해센터의 규모가 확장되면 분리할 것으로 보인다. 

백 과장을 따라 사무실 반대편에 있는 시험동으로 향한다. 

백 과장이 가장 먼저 소개한 장비는 ‘접촉저항측정장비’다. 이 장비는 하중압력에 따른 PTL(다공성 수송층)의 저항값을 측정하는 것으로, 구현할 수 있는 최대 하중값은 3,000kg이며 PTL을 GDL(기체확산층) 사이에 넣어 측정을 진행한다.

PTL 분리막은 PEM 수전해의 핵심 구성요소로, MEA와 분리판 사이에 배치돼 셀의 전기·열전도, 물과 생성가스 전달을 담당하며 스택 안에서 차압이 발생하면 MEA와 전극의 기계적 지지를 제공한다. 

그 옆엔 GDL에 기체를 주입했을 때 공기에 투과되는 양이 얼마나 되는지 측정하는 투과도 측정장비를 비롯해 압축에 따른 변형률을 측정하는 압축변형률 장비, 친수성과 소수성을 측정하는 친수-소수 측정장비, 최대 인장 응력을 측정하는 인장강도 측정장비, 분리막의 미세 나노 기공을 측정하는 기공 측정장비가 있다.

센터는 이들 6종의 장비를 묶어 ‘GDL·분리판 부품 공통 평가 시스템’으로 운영하고 있다. 

이들을 둘러본 후 뒤를 도니 다수의 배관과 원통형 물탱크로 구성된 장비가 눈에 들어온다. 

이 장비는 시제품의 성능을 평가할 때 사용하는 초순수를 만드는 장비다. 초순수는 일반적인 물에서 무기질, 미립자, 박테리아 등을 제거해 비저항값이 18MΩ·m 이상인 물을 말한다. 센터에서 사용하는 초순수는 반도체 후공정에 사용하는 초순수와 같다.

백귀현 과장은 “기업들은 전기전도도 등 수전해 성능평가 데이터값을 세세하게 관리하고 있다”며 “이 때문에 시제품의 효율을 높이기 위해 초순수를 사용한다”고 말했다.

해당 장비를 지나 시험동 안쪽으로 더 들어간다. 백과장이 한 장비 앞에 선다. 장비의 이름은 ‘다공 타깃 진공 증착 장비’다.

이 장비는 GDL과 분리판의 표면을 금속으로 코팅해 높은 전기전도도와 내부식성을 확보하기 위한 장비다. 백금, 구리 등 금속을 진공 체임버에 넣은 후 플라즈마로 가열·증발하면 분자 또는 원자 단위의 얇은 막이 되는데 이를 GDL과 분리판에 증착시킨다. 

이 장비를 보유한 곳이 거의 없어 많은 기업이 관심을 보이고 있다. 백귀현 과장은 “백금, 이리듐 등 희귀금속이 워낙 비싸서 GDL과 분리판에 코팅하기가 매우 부담스럽다”라며 “이런 기업들을 지원하기 위해 이 장비를 구축했다”라고 설명했다.

다공 타겟 진공 증착 장비.
해당 장비 맞은편엔 두 개의 독립공간이 있다. 

첫 번째 공간엔 ‘산성 복합환경 부식 시험기’가 배치됐다. 이 장비는 습도, 염분, 건조 등 다양한 부식 환경을 만들어 시제품의 부식성 등을 평가하고 그에 따른 결함을 찾아내는 장비다. 센터는 부식에 따른 결함을 빠르게 검출할 수 있도록 습도를 최대 100%까지 올리거나 소금물을 사용하여 극한의 환경을 만든다.

또 다른 공간엔 3D 프린팅 장비가 있다. 이 장비는 3D CAD로 제작한 분리판 단면 형상을 금속 3D 프린팅 기술로 샘플을 제작해 유로 최적화 등 분리판 개발을 지원한다.

해당 공간을 나와 오른쪽을 보니 또 다른 독립공간이 나온다. 이 공간 입구 위엔 모니터가 있다. 해당 공간에서 진행되는 수전해 성능평가 관련 내용이 실시간으로 모니터에 뜬다.

해당 공간엔 △2채널 PEM 수전해 셀 성능안전 표준 평가장치 △1kW급 수전해 신뢰성 테스트 시스템 △10kW급 수전해 신뢰성 테스트 시스템이 설치됐다. 

2채널 PEM 수전해 셀 성능안전 표준 평가장치는 촉매나 소재가 다른 두 개의 셀 또는 스택이 같은 조건에서 어떠한 결과를 나타내는지 비교·평가하는 장비로, 더 나은 촉매나 소재를 찾거나 문제점을 확인해 수정·보완할 수 있다.

수전해 신뢰성 테스트 시스템은 시제품의 수소·산소 발생량, 수소 순도 측정, 스택 부분 전류밀도 등을 평가하는 장치로, 대면적에서 숏스택 평가까지 가능하다. 해당 시스템을 1kW와 10kW로 나눠 구축한 것은 비용과 관련이 있다.

백귀현 과장은 “단순 계산으로 1kW급 수전해 제작 비용은 2,000만 원이나 10kW급 수전해는 2억 원”이라며 “1kW급 수전해를 여러 개 돌려 신뢰성을 검증하고 이를 적층하는 것이 비용적인 측면에서 부담이 덜하다”고 말했다.

테스트 과정에서 발생하는 수소는 벤트를 통해 건물 밖으로 배출된다. 이는 수소법에 따라 수소를 저장할 수 없는 데다 발생하는 수소의 양이 극소량이다. 예를 들어 10kW 수전해로 넥쏘 한 대 분량(6.33kg)의 수소를 생산하기 위해선 이틀 정도 돌려야 한다.

이렇게 시험동에 구축된 장비는 총 11종 13대다. 장비 사용을 원하는 기업은 신청하면 1회(최대 30일) 사용할 수 있으며 기간을 연장할 수 있다. 또 시험·분석·평가를 신청하면 센터 전담인력이 시험조건에 따라 장비를 운용한 후 결과물을 제공한다. 만약 원하는 장비가 없으면 충남TP 소속 지원센터나 협력전문기관과 연계해주는 서비스를 활용할 수 있다. 

그린수소 수전해센터의 배상규 센터장은 “개소한 지 얼마 안 됐지만 현재 이용률이 60~70% 정도 된다. 100% 도달까지 오래 걸리지 않을 것으로 본다”라며 “이는 스택과 셀을 평가할 수 있는 곳이 많지 않은 데다 기업지원기관 특성상 접근성과 활용성이 좋아 많은 관심을 받고 있기 때문이다”라고 말했다. 심지어 한 기업은 그린수소 수전해센터를 적극적으로 활용하기 위해 충남으로 이전하기도 했다.

배상규 센터장은 “성능 분석 등 부족한 부분들을 채워가면서 신규 사업을 계속 발굴해 센터를 확장해 나갈 것이다. 이를 통해 국내 수전해 부품개발 전초기지로 발돋움할 것”이라며 “현재 해수 수전해와 관련된 사업을 준비하고 있다. 또 충남 그린암모니아 규제자유특구 사업과 관련된 지원 프로그램이나 인프라 개발도 검토하고 있다”고 밝혔다. 

PEM 국산화 가속

국제에너지기구(IEA)는 PEM과 AEC의 기술성숙도(TRL)를 최고 단계인 9단계로 평가하고 있다. TRL 9단계는 본격적인 양산 및 사업화를 위해 품질관리가 중요한 단계다. 그런데 국내 기술 수준은 선진국 대비 60~70% 수준이다.

정부는 주요 수전해 기술을 국산화하기 위해 지난 2022년 ‘수소기술 미래전략’을 수립하고 ‘청정수소 생산기술 국산화’ 전략을 추진하고 있다. 

정부는 2030년까지 수소생산기술 중 기술성숙도가 높은 알칼라인 수전해와 PEM 수전해 기술을 국산화하기 위해 민간협업 연구·개발을 통해 수전해 소재·부품·장비를 단계적으로 국산화·고효율화하면서 수전해 생산 비용을 절감할 계획이다. 

PEM의 경우 핵심 소재(촉매, 전해질 등)와 부품(분리판, 가스켓 등)의 저가화·국산화 및 고효율·고내구성 구현을 위한 MEA 구조 최적화 기술을 확보해 PGM(백금족 원소) 촉매량을 1.5~3mg/㎠에서 2030년 0.8mg/㎠으로 낮춘다는 목표다. 

그 일환으로 과학기술통신부는 지난 7월 ‘국가 수소중점연구실’을 만들었다. 

수소중점연구실은 분야별 기술개발 이행안을 제시하고 개별 과제 단위로 추진되던 기술개발 성과를 한 곳으로 모으는 중심 조직이자 연구성과를 수요자에 공유하고 국내에서 개발된 기술을 검증할 수 있는 개방적인 혁신 플랫폼이다. 연구실은 △AEC △PEM △SOEC △AEM △LOHC 등 총 5개 분야로 나눠 운영하고 있다.

이런 가운데 PEM 수전해 부품개발을 지원할 플랫폼이 구축됨에 따라 PEM 수전해 기술 국산화를 이루는 데 속도가 붙을 것으로 전망된다.

국내 PEM 수전해 경쟁력 높일 플랫폼 구축 < 기획•연재 < FOCUS < 기사본문 - 월간수소경제

수소는 정책시장으로 굴러간다. 시장의 기반이 약하고 규제가 제대로 정립되지 않은 상황에서 정부의 역할은 매우 중요하다.

이는 해외도 마찬가지다. 미 대선에서 트럼프가 당선되면서 세계 경제의 흐름을 좌우하는 에너지 정책에 큰 변화의 기류가 감지되고 있다.   

정책시장은 예측이 가능한 일관성이 요구된다. 안타깝게도 국내 상황은 그렇지 못하다. 12‧3 비상계엄 사태 이후로 정국이 급변하면서 불안을 키웠다. 이럴 땐 미래를 예측하는 섣부른 전망보다는 현 상황을 돌아보는 편이 낫다.

국내 수소산업 현장을 잘 살펴 지금 해야 하는 일을 흔들림 없이 추진해야 한다. 눈앞의 일을 하나씩 풀어가다 보면 안개가 걷히듯 하나둘 정리가 되면서 미래의 전망을 담은 실마리를 손에 쥐게 된다.

수소정책

한국수소연합은 2024년 11월 21일 ‘트럼프 2.0 시대―글로벌 수소경제 전망 및 대응 전략 세미나’를 열었다.

이 자리에서 프랑크 월락 미국수소협회장은 “인플레이션 감축법(IRA)에서 제공하는 세액 공제가 전부는 아니더라도 일부 폐지될 가능성이 높다. 초당적 인프라법(BIL)에 따른 보조금도 집행이 축소되면서 광업, 화석연료 생산 지원으로 자금이 재배치될 가능성이 높다”고 전망했다.

트럼프 당선으로 석유, 가스 등에 대한 탄소배출 규제 철회 가능성이 열렸고, 효율성을 추구하는 정부 정책에 따라 신재생에너지 분야 예산이 삭감될 가능성이 높다. 하지만 주정부를 중심으로 탄소중립 정책에 대한 인센티브를 이어갈 가능성이 있고, 화석연료 기반의 블루수소 생산에 대한 기대도 여전히 살아 있다.

국내 사정을 보면, 정부가 세계 최초로 시행한 청정수소 발전입찰시장은 흥행몰이에 실패했다. 입찰에 참여한 5개사 중 최종 낙찰된 곳은 한국남부발전 한 곳에 불과했다. 애초 정부가 정해둔 전력 도입 가격 상한선이 너무 낮아 예측된 결과였다는 지적에 힘이 실린다.

김재경 에너지경제연구원 선임연구위원은 “별다른 대안 없이 내년에 입찰 시장이 열리더라도 올해 수준의 상한가를 유지한다면 같은 상황이 되풀이될 것”이라며 “일본 등 해외 사례를 참고해 청정수소 생산에 대한 보조를 통해 공급량을 늘려 가격을 떨어뜨리는 공급 중심 정책을 고민할 때”라고 조언한다.

정부는 강원 동해·삼척, 경북 포항을 국내 최초로 수소특화단지로 지정했다. 수소특화단지는 수소 사업자와 지원시설을 한곳에 모으고, 수소전기차·연료전지 등의 개발과 보급을 지원하기 위한 사업으로 오는 2028년까지 추진된다.

강원 동해‧삼척은 수소 저장·운송 클러스터 구축사업, 포항은 수소연료전지발전 클러스터 구축사업에 집중한다.

정부는 또한 울진·서산·울산을 3기 수소도시에 선정하면서 12개의 지자체를 대상으로 수소도시 사업을 벌이고 있다. 그동안 수소시범도시 사업을 통해 축적한 경험을 바탕으로 ‘수소도시 2.0 추진전략’도 마련했다.

그 내용을 보면, 2040년까지 청정수소 생산 비중을 50%로 확대하고 바이오매스 기반 수소, 원자력 수소 등 지역 여건을 적극 반영한 수소생산시설 구축에 나선다. 또수소배관을 280km로 확충하고 건물용 수소연료전지 설치, 수소트램·수소트럭 등 수소교통 인프라 확충에 나선다.

수소전기차

현대차는 누적 3만8,000대 수준인 수소차 보급을 늘리기 위해 공을 들이고 있다. 올해 상반기 수소승용차 넥쏘의 후속 모델을 7년 만에 출시할 예정이며, 수소상용차 보급에도 힘쓰고 있다. 이를 위해 지난해 전북 전주공장의 수소전기버스 연간 생산능력을 기존 500대에서 3,100대로 늘렸다.

다만 충주 목행동 수소충전소에서 일어난 수소버스 폭발 사고에서 보듯 위험 관리에 각별히 신경써야 한다. 

이번 사고는 계기반에 고장신호가 뜬 수소버스를 센터에 입고하기 위해 수소충전을 마치고 시동을 건 직후에 일어났다.

충주시는 수소버스 18대의 운행을 전면 중단하고, 사고 원인 조사에 나섰다. 충주시는 지난 2023년 11월에도 이곳 수소충전소에 불량 수소가 공급되면서 버스 운행을 전면 중단한 적이 있다. 이 수소는 충주 음식물바이오 에너지센터에서 생산해 공급했다.

당시 넥쏘 차량 9대에 시동이 걸리지 않는 결함이 발생했고, 닷새 뒤에는 충주 시내를 운행하는 수소버스 6대가 유사한 고장으로 멈춰 섰다. 차량 결함에 대한 조사와 더불어 불량 수소와의 연관성에 대한 조사도 필요해 보인다.

수소차 폭발에 대한 불안감을 조성하기보다는 사고 원인을 철저히 밝히고 여기서 나온 문제를 빠르게 바로잡아야 한다. 또 이번 사고가 수소버스 도입을 적극적으로 추진해온 버스운송업체나 지자체에 부정적인 영향을 미치지 않도록 수습에 최선을 다해야 한다.

올해는 수소지게차 시장을 주목할 필요가 있다. 업체에서 차량 개발을 완료했지만 충전, 인증 문제 등에 막혀 상용화가 늦어진 측면이 있다. 올해 고압가스 안전관리법 시행규칙 개정령이 시행되고, 인증 관련 규제가 완화되면 수소지게차 보급이 빠르게 늘어날 수 있다.

두산밥캣은 지난해 12월 20kW급 연료전지를 탑재한 수소지게차를 인천 남동농협(1대)과 유니투스 충주공장(3대)에 처음으로 공급했다. 또 하이드로럭스는 수소저장합금을 적용해 개발한 3톤급 수소지게차를 처음으로 공개했다.

고려아연은 온산제련소 1공장에 수소충전소를 구축하고 HD현대사이트솔루션, 두산밥캣의 수소지게차를 도입해 현장 실증을 이어가고 있다. 또 HD현대건설기계는 14톤급 수소굴착기, HD현대인프라코어는 14톤급 수소휠로더를 개발 중이다.

 

수소충전인프라

정부는 수소차 보급을 늘리기 위해 수소충전소 구축에 힘써왔다. 그 중심에는 특수목적법인인 하이넷과 코하이젠이 있다. 2019년에 설립된 하이넷은 국내 수소충전 인프라 구축의 마중물 역할을 했다. 다만 시간당 25kg 정도의 수소충전이 가능해 수소버스 등에 대응하기에는 한계가 있다.

2021년에 코하이젠이 설립되면서 대용량 수소충전소가 들어서기 시작했다. 또 지난해 액화수소가 유통되기 시작하면서 SK플러그하이버스, 효성하이드로젠의 액화수소충전소가 문을 열었다.   

하지만 하이넷과 코하이젠은 자본잠식 상태에 빠질 정도로 충전소 운영에 큰 어려움을 겪고 있다. 코하이젠은 현대차가 유상증자를 통해 최대주주 자리에 오르면서 급한 불을 껐지만, 경영 정상화를 위해 넘어야 할 산이 많다.   

수소 버스·화물차 보급이 늘면서 대용량 수소충전소 구축에 힘이 실리고 있다. 그 변화를 담은 현장이 부산에 들어섰다. 지난해 12월부터 운영 중인 하이스원의 금사회동 수소충전소는 시간당 300kg 이상의 수소충전을 지원한다. 수소버스와 수소트럭을 포함해 하루 200대를 충전할 수있는 양이다.

금사회동 충전소는 버스차고지 옆에 있으며, 전체 부지는 830㎡(250평)에 불과하다. 60평에 이르는 기계실 안에 2,150리터급 타입1 저장용기를 36개나 넣었다. 튜브트레일러가 들어오는 대로 250bar로 압축해 1.5톤의 수소를 저장할 수 있다.

이곳 충전소의 핵심 장비는 150kg급 아이오닉(Ionic) 압축기 두 대다. 250bar 수소를 850bar로 승압해 고압탱크에 저장해두고 충전을 진행하게 된다. 아이오닉 액체로 수소를 밀어 압축하는 방식이라 소비전력이 낮고 유지보수 비용도 줄일 수 있다.

지난해 액화수소가 처음 유통되면서 충전소 시장에도 변화의 바람이 불고 있다. 기존 기체수소충전소에 액화수소 저장방식을 결합한 ‘1.5세대 충전소’가 상반기 첫선을 보인다.

크리오스가 주축이 되어 진행 중인 ‘액화수소충전소용 저장탱크 및 수소공급시스템 기술개발’ 과제로 하루 기화량 1.5% 수준의 1톤급 액화수소 저장탱크를 개발해 창원 대원수소충전소에 설치를 완료한 상태다. 이 탱크에 저장된 액체수소를 기화해서 버퍼탱크에 공급하는 형태로 실증을 진행한다. 액화수소 기술을 확보하기 위한 과도기 기술로 창원 액화수소플랜트의 수요처 확보에 목적이 있다.

국내 수소충전 시장은 기체수소, 액체수소, 이 둘을 결합한 1.5세대 방식, 이동식 충전소 등이 서로 경쟁하면서 시장의 수요에 대응하는 형태로 발전하고 있다. 아직 초기 시장이라 정상운영까지는 시간이 걸리겠지만 새로운 사업모델 개발, 부품 국산화 노력 등이 더해지면서 변화의 동력을 찾아가고 있다.

 

수소생산

청정수소 생산을 위한 대기업의 수전해 기술개발 참여가 크게 늘었다. 포스코홀딩스 미래기술연구원은 작년 12월 20kW급 SOEC 시스템의 핵심인 스택 모듈 국산화에 성공했다. 이는 2021년 5월에 시작된 국책과제의 결과물이다.

HD현대중공업도 해상풍력 전기와 바닷물을 이용해 수소를 생산하는 기술개발을 추진하고 있다. AEM(음이온교환막) 수전해를 통해 전해질 내 음이온을 이동시켜 전기화학반응으로 수소를 생산하게 된다. 해상풍력과 연계한 해상플랜트 사업에 필요한 기반기술이다. 한화솔루션도 일찍부터 AEM 수전해 기술개발에 집중하고 있다.

원자력 전력과 연계한 청정수소 생산 실증사업도 추진된다. 울주군 서생면 신암리 일원에서 추진되는 사업으로, 10MW급 저온 수전해 설비를 구축해 하루 4톤 이상의 수소를 생산해 온산공단의 기업체 등에 공급하게 된다.


안산 대부도 그린수소 생산 실증 현장에 구축된 알칼라인 수전해 스택.
올해 상반기에는 제주 행원리에 이어 안산 대부도에서도 풍력과 연계한 수전해 수소가 생산된다. 안산 수소시범도시 지역특화 사업으로 한전 계통이 아닌 풍력발전과 직접 연계해 그린수소를 생산하게 된다. 직접전력거래를 통해 청정수소를 생산하는 사업자를 위한 별도의 지원책을 서둘러 마련해야 한다는 현장의 목소리가 높다.  

 

수소활용

수소연료전지 부문의 가장 큰 프로젝트는 경북 경주에서 시작된다. 기획재정부는 지난해 11월 지역활성화 투자 펀드 제4호 프로젝트로 ‘경북 경주 강동 수소연료전지 발전소’를 선정했다.

이는 7,716억 원을 투입해 경주 강동일반산업단지에 국내 최대인 107.9MW 규모의 수소연료전지 발전소를 건설하는 사업이다. 발전소 인근에 반도체, 배터리, 인공지능(AI) 데이터센터 등 에너지 다소비 첨단산업을 유치하게 된다. 오는 3월 착공해 2028년 3월 준공을 목표로 하고 있다.

수소혼소발전 또는 수소전소발전이 가능한 엔진, 가스터빈도 대규모 수소 활용처에 든다. 효성중공업은 지난해 울산 효성화학 용연2공장에 세계 최초로 1MW급 수소전소엔진 발전기를 설치해 상용화에 성공했다. 최근 한국남동발전과 ‘수소엔진발전 공동 추진’을 위한 업무협약도 맺었다.


HD현대인프라코어도 2022년부터 수소엔진을 개발해왔다. 모빌리티용으로 개발한 11L급 수소전소엔진을 200kWe급 발전기로 전환해 테스트하고 있으며, 국책과제로 500kWe급 수소전소엔진 발전기를 2027년 6월까지 개발할 예정이다.

두산에너빌리티는 세계에서 5번째로 개발한 발전용 가스터빈 기술을 기반으로 수소터빈 개발에 힘쓰고 있다. 2027년 400MW급 수소전소터빈 개발을 목표로 수소혼소(50%), 수소전소가 가능한 연소기를 동시에 개발하고 있다.

원익머트리얼즈가 충주에 준공한 ‘암모니아 기반 수소 생산‧활용 실증사업장’도 주목해야 한다. 암모니아로 하루 500kg의 수소를 생산할 수 있는 실증시설을 갖춘 곳으로, 향후 청정암모니아 수입을 앞두고 암모니아 기반의 수소추출 공정에 대한 안전기준, 기술기준을 마련하기 위한 기반시설이다.

2025 수소시장 진단 “섣부른 기대보다 현장에 집중할 때” < 기획•연재 < FOCUS < 기사본문 - 월간수소경제