SK그룹, 롯데그룹, 포스코그룹, 효성그룹 등 대기업들이 수소연료전지를 활용한 ‘수소생태계’ 완성에 힘쓰고 있다.

수소연료전지는 수소와 산소를 반응시켜 에너지를 얻는 방법으로, 이 반응에서 나오는 부산물은 물(H2O) 뿐이다. 환경을 전혀 오염시키지 않는 방법이다. 

하지만 수소에너지를 진짜 ‘친환경에너지’라고 부르기 어렵다는 주장도 끊임없이 나온다. 수소로 에너지를 얻는 과정에서는 환경을 오염시키지 않지만 에너지원인 수소를 만드는 과정에서 환경을 오염시킬 가능성이 있기 때문이다.

현재 대부분의 수소는 부생, 혹은 개질의 방법으로 얻고 있다. 부생은 다른 물질을 만들면서 말 그대로 ‘부수적으로 생성되는’ 수소를 모으는 방법이다. 하지만 수소가 부수적으로 생성되는 업종은 대부분 탄소를 많이 배출하는 업종이기 때문에 친환경 생산 방식이라고 부르기 어렵다. 

개질은 액화천연가스와 수증기를 반응시켜 수소를 얻는 방법이다. 액화천연가스와 수증기가 고온에서 만나면 수소와 일산화탄소가 만들어지는데 여기다가 다시 수증기를 반응시키면 수성전환반응을 통해 수소와 이산화탄소가 생성된다. 이산화탄소는 온실효과를 일으키는 주범이다. 

물론 친환경방법으로 수소를 얻는 방법도 있다. 바로 물을 전기분해해서 수소를 얻는 방법이다. 물을 번기분해해 수소와 산소가 만들어지는 과정에서는 탄소가 발생하지 않기 때문에 이 방법으로 얻어진 수소를 친환경 수소라는 뜻에서 ‘그린수소’라고 부르기도 한다.

하지만 물을 전기분해하기 위해서 또 에너지가 필요하기 때문에 현재 기술로는 효율이 그다지 좋지 않다.

정부도, 국내 유수의 대기업들도 모두 하나되어 ‘수소생태계’, ‘수소사회’를 외치고 있다. 수소가 친환경에너지기 때문에 기후변화에 대응해야한다는 이유에서다.

수소에너지를 진짜 ‘친환경에너지’로 만들기 위해서는 반드시 생산 과정에서 문제가 해결돼야 한다.

수소생태계에 참여하는 기업들은 너나할 것없이 이 문제를 해결하기 위해서 나서고 있다. 

수소생태계를 세 부분으로 나눈다면 수소를 생산하는 단계, 수소로 에너지를 생산하는 단계, 수소로 생산된 에너지를 실제로 활용하는 단계로 나눌 수 있다. 이 문제의 해결은 당연히 수소를 생산하는 단계에 참여하는 기업들이 도맡고 있다. 

대표적 기업이 바로 SK그룹, 롯데그룹, 효성그룹, 포스코그룹 등이다.

SK그룹은 5년 동안 18조 원을 투자해 ‘수소 밸류체인’을 만들어낼 계획을 세우고 있다. SK그룹에서 수소 생산의 선봉에 서있는 기업은 바로 SKE&S다.

SKE&S는 2025년부터 수증기 개질반응을 통해 수소를 생산할 때 발생하는 이산화탄소를 CCUS(Carbon Capture Utilization Storage)기술로 차단하고 탄소를 배출하지 않는 ‘블루수소’를 생산할 계획을 세우고 있다.

CCUS기술로 탄소(Carbon)을 공기중으로 배출하지 않고 포집(Capture)해 필요한 곳에서 활용(Utilization)하거나 저장(Storage)한다.

SKE&S는 장기적으로 태양열, 풍력, 수력 등 재생에너지를 활용해 물을 전기분해하는 방법으로 그린수소 생산사업을 적극적으로 추진할 계획도 세우고 있다. 

롯데그룹의 에너지계열사 롯데케미칼은 2030년까지 4조4천억 원을 투자해 국내 수소 수요의 30%를 공급하겠다는 수소 로드맵 ‘Every Step for H2’를 발표했다. 

롯데케미칼 역시 지금은 일단 그레이수소, 그러니까 수증기 개질반응을 통해 수소를 생산하는데 집중하지만 2025년부터는 CCUS기술을 활용해 매년 16만 톤의 블루수소를 생산할 계획을 세워놨다. 2030년부터는 매년 60만 톤의 청정수소(블루수소 16만 톤, 그린수소 44만 톤)을 생산하는 것이 롯데케미칼의 목표다.

효성그룹의 수소 로드맵은 액화수소 생산에 맞춰져있다. 효성그룹의 주요 사업 가운데 하나인 폴리프로필렌(플라스틱의 원료) 생산 과정에서 부생수소가 굉장히 많이 나오기 때문에 이 수소를 액화시켜 수소생태계에 공급하겠다는 것이 효성그룹의 계획이다.

물론 이 과정에서 발생하는 탄소배출을 줄이기 위해 CCUS기술을 포함한 여러 가지 탄소응용기술을 개발해 국내 탄소배출량을 감축할 계획도 세워놨다. 2025년까지 연구개발에 집중해 궁극적으로는 블루 수소와 그린 수소를 생산하겠다는 로드맵도 그리고 있다.

포스코는 제철기업이라는 점을 살려 다른 기업들과 달리 블루수소와 그린수소를 생산하는데 들어가는 장비의 소재를 공급해 수소생태계에 이바지할 계획을 세우고 있다.

그린수소는 물을 전기분해해서 생산되는 수소이기 때문에 ‘수전해 분리판’이라는 부품이 반드시 필요하다. 수소연료전지 역시 이 과정을 반대로 수행하는 것이기 때문에 여기에는 ‘연료전지 분리판’이라는 부품이 필요하다.

이 분리판은 전기전도성이 높고 부식에 강해야하기 때문에 분리판 소재를 만드는 데 매우 뛰어난 기술력이 요구된다. 포스코는 현재 연료전지 분리판분야에서는 세계적 기술력을 보유하고 있고, 연료전지 분리판보다 더 뛰어난 기술력이 요구되는 수전해 분리판 기술력도 갖추기 위해 투자를 강화할 계획을 세우고 있다. 

또한 수소를 완전 친환경으로 생산하기 위해서는 재생에너지가 반드시 필요하기 때문에 포스코는 태양광·풍력발전에 적용되는 강재의 공급도 계속해서 늘려나갈 계획을 세우고 있다.

물론 포스코 역시 다른 기업들과 마찬가지로 수소를 직접 생산한다는 계획도 추진하고 있다. 포스코는 2030년까지 블루수소 50만 톤, 2040년까지 200만 톤 생산체계를 만들겠다는 목표를 세웠다.

“물은 미래의 석탄이야. 물의 구성성분인 수소와 산소가 따로 쓰이든 같이 쓰이든 간에 무한정의 열과 빛을 제공해주는 에너지원이 될 거야.”

쥘 베른의 소설 ‘신비의 섬’에 나오는 구절이다. 과연 수소에너지를 ‘진정한 친환경에너지’로 만들 수 있는 여러 기업들의 ‘수소 로드맵’들이 모두 성공해 쥘 베른의 상상이 현실이 되는 날이 올 수 있을지 지켜볼 일이다. [채널Who 윤휘종 기자]