탈탄소 사회를 위해! SK가 그려나가는 수소생태계

 
 

국제사회가 ‘탈탄소 사회’로의 발걸음을 재촉하고 있습니다. 석유와 석탄 등 화석연료 사용을 줄여 탄소 배출량을 줄이고, 나아가 기후위기에 대응하기 위함인데요. 하지만 여전히 우리는 전기의 80%를 화석연료를 통해 얻고 있는 상황입니다. 결코 쉽지만은 않은 탈탄소의 길. 그 해결책 중 하나로 ‘수소에너지’ 활용이 떠오르고 있습니다. 그렇다면 ESG 를 선도하고 있는 SK 에서는 수소생태계 조성을 위해 어떤 노력을 하고 있을까요? 수소에너지의 특징 등과 함께 SK 가 그려나가고 있는 수소생태계에 대해 알아봅니다.

 
 
 

왜 수소를 에너지원으로 사용할까요?

 
주기율표에서 원자번호 1번에 해당하는 첫 번째 원소, 수소! 우주 질량의 약 75%, 원자 개수로는 90%를 수소가 차지하고 있을 정도로 풍부합니다. 기체 상태의 수소를 액화수소로 냉각하면 부피가 800배나 줄어들기 때문에 저장과 보관도 용이해집니다. 뿐만 아니라 고갈이나 지역 편중에 대한 우려가 없다는 것도 장점입니다. 이런 여러 장점들로 인해, 수소는 미래 핵심 에너지 자원으로 각광받고 있습니다.
 

 
수소 에너지가 대체 에너지원으로 주목받는 이유는 에너지 발생 과정에서 환경오염물질이 아닌 물만 발생한다는 것입니다. 수소의 생산부터 소비에 이르는 전 과정을 고려해도 환경오염물질이 배출되는 양은 다른 에너지원에 비해 현저히 적은데요.

 
또 휘발유 보다 안전성이 높은 것도 특징입니다. 수소의 자연발화 온도는 580℃ 이상으로 휘발유 (206℃)의 두 배가 넘습니다. 공기보다 가볍고 분자량도 작아서 사고 시에도 화재나 폭발 위험이 낮은 편입니다. 이런 장점 덕분에 여러 선진국에서는 수소를 주요 에너지원으로 이용하는 방법을 모색하고 있습니다.

 
흔히 수소 에너지의 사용처를 ‘수소 자동차’ 정도로만 알고 있는 경우가 많은데요. 수소는 선박이나 철도, 항공 등 내연기관을 대체하며 운송에 폭넓게 활용될 수도 있습니다. 또한 철강, 화학 등 산업용 에너지원이나 가정용으로도 활용이 가능합니다. 세계적인 온실가스 배출 규제 강화 추세와 수소 관련 기술의 빠른 발전으로 인해 수소 활용의 범위는 크게 확장될 전망입니다.

 
 
 

수소를 색으로 표현하는 이유는?

 

 

수소는 에너지원으로 전환되는 과정에 따라 그레이수소, 블루수소, 청록수소, 그린수소라는 이름을 얻게 되는데요.
 
그레이수소는 천연가스 등의 화석연료를 개질*해 만들어집니다. 현재 생산 중인 대부분의 수소가 그레이수소에 해당합니다. 그러나 생산 과정에서 CO2를 배출하기 때문에 ‘무공해 에너지’로 분류하기는 어렵습니다.
 
블루수소는 그레이수소와 마찬가지로 천연가스 개질 등을 통해 생산되나, 생산 과정에서 발생하는 CO2를 포집기술(CCS)을 통해 붙잡아 배출을 최소화한 수소입니다. 때문에 그레이수소와 다르게 탄소 배출량이 적거나 없다는 것이 특징입니다.
 
청록수소는 천연가스를 열분해해 만든 수소를 의미합니다. 생산 과정에서 이상화탄소가 발생하지 않으며, 블루수소의 경제성과 그린수소의 친환경성을 모두 갖췄기 때문에 블루수소와 그린수소의 가교 역할을 해 줄 수 있을 것으로 기대되고 있습니다.
 
그린수소는 신재생 에너지를 활용해 물을 전기분해해 만든 수소를 의미합니다. 생산 과정에서 오직 산소와 물만을 배출하기 때문에 친환경적이나, 물을 전기분해하는 과정에서 대규모의 전력이 사용되므로 비용과 에너지 효율 측면에서 상용화가 어렵다는 단점이 있습니다.
 

* 개질(改質), reforming) : 재료의 성분에서 화학구조의 형태를 전환하고, 그 과정에서 원하는 재료를 합성하고 추출하는 방법

 
 
 

수소 발생 과정의 ‘넷제로’는 가능할까?

 

 

다른 목적물질을 생산하면서 부차적으로 수소를 얻는 부생수소* 외에, 수소를 생산하는 방법은 크게 ‘수증기 개질’과 ‘수전해’가 있습니다. 수증기 개질은 메탄(CH4)이 주성분인 천연가스에 고온 고압의 수증기를 주입해 순수한 산소를 분리해내는 방식입니다. 적은 비용과 간단한 생산 과정이 특징이나, 이산화탄소가 함께 분리됩니다.

 
수전해는 물에 전기를 공급해 수소와 산소로 분리하는 방식으로, 고순도의 수소를 얻을 수 있을 뿐 아니라 환경 오염 물질이 전혀 배출되지 않는다는 장점도 있습니다. 다만 많은 양의 전력이 필요하며, 이 전력을 생산하는 과정에서 발생되는 이산화탄소를 감안하면 완전히 친환경적이라고 할 수는 없습니다.
 
그러나 이러한 단점 때문에 수소 에너지의 수많은 장점이 가려지지는 않습니다. 수소 생산 관련 기술이 빠른 속도로 발전되고 있기 때문인데요. SK를 포함한 수소 에너지 업계에서는 친환경 전력만을 이용한 수전해 방식으로 수소를 생산하는 것(그린수소)을 궁극적인 목표로, 다양한 기술 개발과 투자를 진행하고 있습니다. 무엇이든 첫 술에 배부를 수 없듯, 현재의 수소 생산 방식의 문제점을 개선하고 발전시킨다면 100% 친환경적인 방식으로 수소를 생산하는 것도 충분히 가능하다고 보고 있습니다.
 

* 부생수소 : 석유화학 공정이나 철강 등을 만드는 과정에서 부수적으로 나오는 수소

 
 
 

SK가 그리는 수소 생태계 지도

 

 
수소 에너지 분야는 SK가 추구하는 ESG 경영의 핵심 영역으로, 글로벌 수소 시장 공략을 위해 과감한 투자에 나서고 있습니다. 올해 초 SK주식회사는 SK E&S와 약 1조 8,000억 원을 투자해 글로벌 수소 선도기업인 미국 ‘플러그파워(Plug Power)’의 지분 약 10% 를 확보해 최대주주로 올라선 바 있으며, 플러그파워와 아시아 수소시장 공동진출을 위한 협력관계를 구체화해 나가고 있습니다.
 
또 지난 6월에는 세계 최초로 ‘청록수소’ 대량생산에 성공한 미국 ‘모놀리스(Monolith)’에 대한 투자도 단행했습니다. 2012년에 설립된 모놀리스는 고순도의 청록수소를 생산하는 원천기술을 보유하고 있는데요. 모놀리스의 기술은 SK의 수소 생태계 조성 및 확장에 보완적 역할을 수행하는 동시에, 블루수소에서 그린수소로 가는 가교역할을 할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.
 

 
SK E&S는 국내 1위 LNG 사업역량과 인프라를 바탕으로 생산-유통-소비에 이르는 수소 밸류체인을 완성하여, 수소 에너지 글로벌 리더로 도약을 계획하고 있습니다. SK E&S는 SK인천석유화학 공장에서 부가적으로 생산되는 부생수소를 정제, 액화하여 2023년부터 수도권을 포함한 국내 전 지역에 차량용 액화 수소 3만 톤을 공급할 예정입니다. 2025년부터는 보령 LNG 터미널 인근에서 친환경 블루수소 25만 톤을 생산하며, 이 중 20만 톤은 약 400MW규모의 수소연료전지발전소로, 나머지 5만 톤은 차량용 액화수소로 공급될 예정입니다. 더불어 수도권을 포함한 전국 각지에 액화수소충전소 100개를 구축할 계획입니다.
 
또한 SK E&S는 SK주식회사와 함께 투자한 플러그파워 사와의 파트너십을 통해 아시아 지역에 합작법인(Joint Venture)설립을 검토 중에 있습니다. 이 아시아 JV를 통해 2023년까지 연료전지, 수전해 설비 등 핵심 설비를 생산할 시설을 구축하고 국내와 아시아에 제품을 공급할 계획이며, 장기적으로는 태양광, 풍력 등 재생에너지를 활용한 그린수소 생산 사업도 추진해 친환경 수소 밸류체인을 완성할 계획입니다.

 

 

SK가스는 현재 건설 중인 LNG 터미널 인프라와 연계하여 울산을 중심으로한 수소 유통 사업을 추진할 예정인데요. 한반도 최대 공업도시인 울산은 부생수소가 풍부한 지역으로, 경쟁력 있는 가격의 부생수소 구매가 가능합니다. 이렇게 구매한 부생수소는 LNG 터미널의 LNG 냉열*을 활용, 부생수소를 액화수소로 가공해 생산할 계획입니다.
 
또한 SK가스는 울산 내 연료전지* 발전 및 가스복합발전소에 수소를 공급하는 사업도 함께 추진하고 있으며, SK가스의 전국 LPG충전소 500여 개 중 100개 이상을 액화수소 충전소로 전환해 수소충전 비용을 낮추는 방안도 추진하고 있습니다. 이를 통해 청정 발전 확대에 기여하고, 수소차 시장 확대의 가장 큰 걸림돌로 꼽히는 ‘충전소 부재’ 문제를 해결하는 데에도 도움을 줄 전망입니다. SK가스는 LPG 사업에서 수소 사업으로의 체질 변화와 함께 SK의 수소 생태계 조성에 적극적으로 기여할 예정입니다.
 

* LNG 냉열 : 초저온으로 냉각되어있는 LNG가 기화 시 방출되는 저온에너지 부산물
* 연료전지 : LPG·LNG에서 수소를 추출해 연료 연소 없이 수소와 산소의 화학 반응을 통해 전기, 열을 동시에 생산하는 친환경 발전원

 
 
 

탈탄소 사회를 위한 핵심 Key, 수소

 

 
SK는 지난달 현대자동차그룹, 포스코그룹, 효성그룹과 함께 수소기업협의체를 설립하기로 협의한 바 있습니다. 9월 출범 예정인 수소기업협의체는 수소 사회 진입을 위해 국내 기업 최고경영자들이 모여 수소 투자, 수소 인프라 구축 등을 통한 기업 간 협력모델을 논의하는 기구인데요.
 
이 수소기업협의체는 정기 CEO 총회와 포럼개최, 수소산업 밸류체인 확대, 국내 기업 투자 촉진 등을 통해 국내 수소 생태계를 조성하고 수소 사회를 실현하고자 합니다. SK는 그간 쌓아온 역량과 ESG 경영 노하우를 인정받아 수소기업협의체의 핵심적 역할을 맡을 예정인데요. 국내외 사업 확장은 물론, 기업간 협력에 나서는 등 수소생태계 구축에 앞장서고 있는 SK ! 앞으로도 SK가 조성하는 수소 생태계가 친환경 에너지원, 깨끗한 지구를 만들 수 있도록 응원합니다.

 
 
 
 

 
 
 
 
 

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