New Energies, new possibilities

자료출처 파이낸셜뉴스

일 자 2021.7.5

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한화·일진하이솔루스·롯데케미칼

기체수소 저장 튜브 개발 곧 상용화

SK E&S·효성·GS칼텍스

액화수소 생산 박차…시장 선점나서

국내 기업들이 앞다퉈 수소 사업 진출에 나서고 있는 가운데 수소 유통·저장 시장 경쟁도 치열해지고 있다. 8000억원 규모로 추정되는 수소 유통·저장 시장은 수소 생태계 구축에 속도가 붙으면서 급속히 확대될 전망이다.

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현재 기체 상태로 수소를 압축해 저장하는 기술이 상용화된 상황에서 부피를 800배나 줄일 수 있는 액화수소 저장 기술도 빠르게 발전하면서 경쟁이 가열되고 있다.

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5일 관련 업계와 저공해차 통합 누리집에 따르면 현재 전국에 63곳의 수소충전소가 운영되고 있다. 모두 기체 형태로 수소를 저장한 뒤 공급하는 방식을 사용한다. 수소 저장 방식은 '기체'와 '액체' 크게 두 가지로 나뉜다. 액화수소가 부피, 충전 효율 등 면에서 장점이 크지만, 기체 수소 방식보다 난이도가 높은 기술 탓에 아직 상용화 단계에 이르지 못했다.

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기체 수소 저장기술은 크게 4단계로 나뉜다. 강철, 알루미늄 등 금속으로 제작된 '타입(tpye) 1'부터 시작해 '타입 4'까지 개발됐다. 마지막 단계인 타입4는 플라스틱 등 비금속 소재에 탄소섬유 복합 재료를 감아 용기 전체를 보강한다. 타입4는 무게, 내구성 모두 가장 뛰어나 많은 수소를 저장하면서도 운송 비용까지 줄일 수 있다. 한화솔루션, 일진하이솔루스, 롯데케미칼 등이 타입4 용기를 이용한 튜브 트레일러 개발에 나서고 있다. 수소를 압축해 500~700bar(대기압)을 견디는 기술을 개발·적용하고 있다.

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반면 액화수소 시장 선점을 위한 경쟁도 치열하다.

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액화수소는 기체수소 저장·유통 기술의 다음 단계로 평가된다. 액화수소의 강점은 작은 부피와 빠른 충전이다. 액화수소는 기체수소에 비해 부피가 800배나 작다. 실제로 기체 수소충전소는 부지 약 250평이 필요하지만, 액화수소충선소는 3분의 1 정도인 약 80평이면 충분하다. 이 때문에 땅값이 비싼 도심에 설치하기 용이하다.

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충전 속도도 1분 30초로, 휘발유 주유 속도와 비슷하다. 액화수소가 기화하면서 압력이 상승해 충전 속도가 빠르다. 기체수소 충전 속도는 약 10분 정도 걸린다.

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하지만 온도가 낮은 탓에 기술적 장벽이 높다. 수소를 액화하려면 마이너스 253도를 유지해야 한다. 낮은 온도를 견디고 유지하는 저장 탱크가 필수적이다. 관련 기술이 존재하지만, 아직은 상용화 전 단계다. SK E&S, 효성은 2023년, GS칼텍스는 2024년 액화수소 생산을 목표로 관련 사업을 추진 중이다. 액화수소 생산이 본격화된 이후 두 방식의 경쟁이 본격화할 전망이다.

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업계 관계자는 "기체수소 사업자는 액화수소가 상용화되기 이전까지 상당히 오랜 시간이 걸린다고 보고 있지만 반대로 액화수소를 추진하는 기업은 액화수소가 빠르게 수소 생태계를 장악할 것으로 관측하고 있다"면서 "두 방식이 공존할지 아니면 액화수소가 빠르게 수소 생태계를 잠식해 나갈지가 관전 포인트가 될 것"이라고 전했다.

자료출처 비즈니스워치

일 자 2021.7.4

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[테크따라잡기]

'골칫거리' 폐플라스틱 열분해로 재활용

가스 개질해 수소로, 열분해유는 소재로

재작년 한국환경정책·평가연구원(KEI)이 낸 보고서를 보면 2017년 전 세계 플라스틱 생산량은 3억4800만톤이었어요. 10년간 42% 늘었대요. 이 중 72%가 쓰레기(폐기물)로 나왔죠. 이 기간 국내 플라스틱 생산량은 1406만톤이고 77%(1090만톤) 이상이 폐기됐어요. 지난해 코로나19(신종 코로나바이러스 감염증)가 번진 뒤 음식 배달 등이 늘면서 플라스틱 사용량은 더 급증하고 있죠.

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매년 2억5056만톤(2017년 기준)씩 쌓이는 플라스틱 폐기물을 어떻게 처리해야 할까요. 그 답을 두산그룹과 SK그룹 등 국내 기업들이 찾고 있대요.

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"의미 있고 자부심 느낄 시도"

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지난 5월 두산중공업은 폐플라스틱과 폐비닐에서 수소를 생산하는 기술 개발에 나섰다고 밝혔죠. 기술 개발을 위해 비금속원료 재생업체 리보테크와 양해각서(MOU)를 맺었어요. 리보테크는 폐플라스틱을 연속식으로 열분해해서 가스를 생산하고, 두산중공업은 열분해 가스를 수소로 개질하는 핵심설비와 공정을 개발해요.

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어떻게 폐플라스틱에서 수소를 생산할 수 있는지는 두산의 유튜브 채널 '두산픽쳐스'에서 확인할 수 있어요. 이채수 두산중공업 수석이 전한 '폐플라스틱 수소 생산법'은 크게 2가지로 나뉘어요. 열분해와 개질(Reforming)이죠. 열분해는 열로 화합물이 두 가지 이상의 물질로 분해되는 반응을 말해요. 개질은 일산화탄소(CO)를 수증기(H₂0)와 반응시켜 수소를 뽑아내는 과정이죠.

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두산중공업 '폐플라스틱 수소 생산법' / 사진 = 회사 유튜브 캡쳐

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우선 폐플라스틱을 열분해로에 넣고 무산소 상태에서 고온으로 가열해요. 그러면 가스와 오일(열분해유) 등이 나와요. 이것이 열분해 과정이죠. 그다음 부탄, 메탄, 에탄 등이 포함된 가스에서 수소를 정제하게 되는 개질을 거치죠. 열분해 과정은 리보테크가, 개질 과정은 두산중공업이 각각 맡는 거래요.

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현재 리보테크가 보유한 열분해로는 하루에 폐플라스틱 20톤을 처리할 수 있어요. 이를 통해 얻을 수 있는 수소는 3톤 규모죠. 바로 상용화가 가능한 세계 최고 수준급 기술이래요. 수소 3톤이면 수소연료전지로 2MW(메가와트) 전기를 만들 수 있어요. 열분해로 장치 2대를 운영하면 두산중공업이 개발하고 있는 5MW 수소터빈 한 대를 운영할 수 있는 셈이죠. 5MW는 1만6000가구가 전기를 사용할 수 있는 규모예요.

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이채수 수석은 "플라스틱을 줄여나가는 노력은 하고 있지만 그 노력에 비해 늘어나는 물량이 너무 많다"며 "저희가 이렇게라도 처리하지 않으면 정말 문제가 될 수 있는 상황이다. 의미 있고 자부심을 느낄 시도"라고 전했어요.

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폐플라스틱 열분해 비중 0.1%→ 10%

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폐플라스틱 열분해 과정에서 나온 열분해유도 석유화학 원료로 재탄생해요. 석유화학 원료로 플라스틱을 만드는데, 거꾸로 폐플라스틱에서 석유화학 원료를 만든다는 얘기죠. 문제는 폐플라스틱 처리 과정에서 생겨나는 불순물을 완벽하게 제거하기 어렵다는 점이에요. 이 문제 해결에 적극적으로 나서는 곳이 SK그룹이죠.

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작년 10월 SK이노베이션 기술혁신연구원은 폐플라스틱에서 뽑아낸 열분해유의 불순물을 대폭 줄여 솔벤트와 윤활기유 등 시제품을 제조하는 데 성공했어요. 솔벤트는 세정제·페인트 희석제 등에 쓰이는 화학제품이고 윤활기유는 엔진오일 등을 만드는 주원료죠.

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이 회사 유튜브에서 김도경 SK이노베이션 수석연구원은 "화학제품으로 활용되기 위해선 불순물 처리가 굉장히 중요하다"며 "지금까지 축적된 촉매공정기술을 바탕으로 폐플라스틱에 특화된 불순물 처리에 신경을 많이 썼다"고 전했죠.

/그래픽=유상연 기자 prtsy201@

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지난 1월 SK종합화학은 국내 첫 폐플라스틱 열분해유 상용화와 설비 투자를 위해 미국 열분해유 생산업체인 브라이트마크와 MOU를 맺었죠. 폐플라스틱에서 대용량으로 열분해유를 생산하는 것은 기술적 제약·경제성 문제 등으로 상용화가 어려웠는데, SK는 브라이트마크의 대용량 연속식 열분해 기술을 활용해 상용화에 나설 계획이에요.

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지난달에는 북미 소재 전문기업인 루프인더스트리의 지분 10%를 확보했어요. 이 회사는 폐페트(PET)병을 화학적으로 분해·재활용 할 수 있는 해중합(Depolymerization)기술을 보유하고 있어요. 이 기술을 활용하면 저급으로 재활용되는 오염된 페트병이나 전량 소각이 불가피한 폴리에스터 폐섬유를 저온에서 화학적으로 분해해, 신제품과 동일한 품질로 100% 재활용할 수 있어요.

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플라스틱 쓰레기 줄이기에는 정부도 적극적으로 지원에 나서고 있죠. 환경부는 폐플라스틱 열분해 처리 비중을 현행 0.1%(1만톤)에서 2030년까지 10%(90만톤)로 높일 계획이래요.

First Energy Earthshot Aims to Slash the Cost of Clean Hydrogen by 80% to $1 per Kilogram in One Decade

WASHINGTON, D.C. — Secretary of Energy Jennifer M. Granholm today launched the U.S. Department of Energy’s (DOE) Energy Earthshots Initiative, to accelerate breakthroughs of more abundant, affordable, and reliable clean energy solutions within the decade. The first Energy Earthshot—Hydrogen Shot—seeks to reduce the cost of clean hydrogen by 80% to $1 per kilogram in one decade. Achieving these targets will help America tackle the climate crisis, and more quickly reach the Biden-Harris Administration’s goal of net-zero carbon emissions by 2050 while creating good-paying, union jobs and growing the economy. 

“The Energy Earthshots are an all-hands-on-deck call for innovation, collaboration and acceleration of our clean energy economy by tackling the toughest remaining barriers to quickly deploy emerging clean energy technologies at scale,” said Secretary Granholm. “First up: Hydrogen Shot, which sets an ambitious yet achievable cost target to accelerate innovations and spur demand of clean hydrogen. Clean hydrogen is a game changer. It will help decarbonize high-polluting heavy-duty and industrial sectors, while delivering good-paying clean energy jobs and realizing a net-zero economy by 2050.” 

The Hydrogen Shot establishes a framework and foundation for clean hydrogen deployment in the American Jobs Plan, which includes support for demonstration projects. Industries are beginning to implement clean hydrogen to reduce emissions, but there are still many hurdles to deploying it at scale. Currently, hydrogen from renewable energy costs about $5 per kilogram. By achieving Hydrogen Shot’s 80% cost reduction goal, we can unlock a five-fold increase in demand by increasing clean hydrogen production from pathways such as renewables, nuclear, and thermal conversion. This would create more clean energy jobs, reduce greenhouse gas emissions, and position America to compete in the clean energy market on a global scale.

Today’s announcement follows Secretary Granholm’s commitment, made during President Biden’s Leaders Summit on Climate, to propel next-generation technologies in key clean energy sectors. The Energy Earthshots will drive integrated program development across DOE’s science, applied energy offices, and ARPA-E to address tough technological challenges and cost hurdles, and rapidly advance solutions to help achieve our climate and economic competitiveness goals.  

As part of the launch, at the DOE’s Hydrogen Program Annual Merit Review and Peer Evaluation Meeting, DOE’s Hydrogen Program issued a Request for Information (RFI) on viable hydrogen demonstrations, including specific locations, that can help lower the cost of hydrogen, reduce carbon emissions and local air pollution, create good-paying jobs, and provide benefits to disadvantaged communities. Topics in the RFI include: 

• Hydrogen Production, Resources, and Infrastructure 
• End Users for Hydrogen Based on Specific Regions, Cost, and Value Propositions
• Greenhouse Gas and Other Pollutant Emissions Reduction Potential
• Diversity, Equity, Inclusion (DEI), Jobs, and Environmental Justice
• Science and Innovation Needs and Challenges 

Responses are due July 7, 2021, by 5 p.m. ET. For more information about this RFI, visit EERE Exchange. For more information on DOE’s efforts to enable at-scale clean hydrogen, visit the Hydrogen Program and the H2@Scale pages.

Secretary Granholm Launches Hydrogen Energy Earthshot to Accelerate Breakthroughs Toward a Net-Zero Economy | Department of Energy

그랜홈 에너지장관, '에너지 어스샷' 계획 발표…이번 조치 첫 걸음

조 바이든 미국정부는 7일(현지시간) 기후변화대책의 일환으로 클린수소의 생산비용을 낮추는 목표를 내세웠다고 로이터통신 등 외신들이 보도했다.

미국 에너지부는 재생가능 에너지와 원자력 발전 등 청정한 전력으로 생산한 수소의 가격을 앞으로 10년간 80% 끌어내려 1㎏ 당 1달러로 하는 목표를 제시했다.

제니퍼 그랜홈 에너지장관은 성명을 통해 “클린수소는 대변혁을 가져올 것”이라며 “오염도가 높은 산업의 탈탄소화에 기여할 뿐만 아니라 양질의 클린에너지관련 일자리창출과 2050년까지 배출량 실질제로의 실현으로 연결될 것”이라고 밝혔다.

에너지부는 온실효과가스의 배출감축 목표를 달성하기 위해 클린에너지의 보급과 개발을 촉진하는 ‘에너지 어스샷(Energy Earthshots)’ 계획을 내놓으면서 이번 조치는 첫걸음이라고 밝혔다.

수소는 이산화탄소를 배출하지 않는 연료전지에 이용가능하다. 재생에너지를 이용해 물을 전기분해해 생산하는 클린수소는 많은 정부가 자동차‧선박‧발전소 등에서의 이용을 권장하고 있지만 현시점에서는 높은 비용이 걸림돌이 되고 있다.


박경희 글로벌이코노믹 기자 hjcho1017@g-enews.com

바이든 정부, 클린수소 생산비용 10년간 80% 낮춰 1㎏당 1달러 목표 제시 (g-enews.com)

자료출처 뉴스1

일 자 2021.6.23

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'제35차 IPHE 총회'서 각국 최신 수소경제 정책 공유

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(지디넷코리아=박영민 기자)글로벌 각국이 2050 탄소중립을 위해 수소가격 절감에 박차를 가하는 것으로 나타났다.

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미국·일본·유럽연합(EU) 등 수소경제 선도국들은 22~23일 이틀간 화상으로 개최된 '제35차 국제수소연료전지파트너십(IPHE) 총회'에서 각국의 최신 수소경제 정책 현황을 발표했다.

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IPHE는 친환경·고효율에너지 사회인 수소경제의 조기 구현을 위해 지난 2003년 11월 출범한 국제기구다. 이 기구엔 우리나라를 비롯해 미국, 일본, 중국, 독일, 프랑스, 영국, 호주, 러시아, 스위스 등 22개국이 참여 중이다.

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이번 회의에서 미국은 2030년까지 수소 1킬로그램(kg) 가격을 현재보다 80%를 절감해 1달러에 공급하겠다는 계획을 밝혔다.

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이는 미국 에너지부(DOE)의 '에너지 어스샷(Energy Earthshots)' 정책의 첫 목표인 수소샷(Hydrogen Shots) 선언에 포함된 내용이다.

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사진=Pixabay

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일본은 '2050 탄소중립을 위한 녹색성장전략'을 통해 2050년까지 수소가격을 1kg당 2달러 수준으로 낮추겠다는 목표다.

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EU는 10억 유로를 투입하는 유럽 내 청정수소파트너십(Clean Hydrogen Partnership) 구축을 제안했다. 또 노르웨이는 자국의 수소로드맵을 소개하며 올해 수소 예산에만 약 2천만 달러 규모를 할당했다고 설명했다.

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산업부는 지난 2월 세계 최초로 시행한 '수소법' 등 제도적 기반구축 노력과 이에 부응한 총 43조원 규모의 민간 기업들의 투자계획을 각국에 소개했다.

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아울러 2050 탄소중립 실현을 위한 청정수소 인증제와 청정수소발전의무화제도(CHPS) 도입 추진 상황도 설명했고, 청정수소 기반의 수소경제 전환을 위한 국내의 노력도 강조했다.

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산업부 관계자는 "탄소중립을 달성하기 위한 핵심 수단으로 각국이 수소경제 정책을 집중적으로 펼치고 있는 점을 확인했다"며 "세계 최초이자 유일하게 수소법을 시행 중인 제도적 강점을 바탕으로, 향후 청정수소로 전환되는 과정에서도 청정수소 인증제 선제적 도입을 통해 전세계 수소경제를 선도해 나갈 계획"이라고 했다.