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유럽과 일본을 중심으로 수소에너지 활용을 적극화하고 있다.
유럽연합(EU)은 2018년 6월 재생에너지 비율을 27%에서 2030년 32%로 높이는 내용을 포함한 새로운 환경목표에 잠정합의했다.
특히, 독일은 이미 재생에너지 비율이 34% 수준에 달하고 있어 2030년 50%, 2050년 80%로 끌어올리겠다는 야심찬 목표를 세우고 있으며 2020년에는 원자력발전소 가동을 전면 중단할 방침이다.
풍력, 태양광을 비롯한 재생에너지는 출력 변동이 큰 단점이 있어 지역 전력망이 크게 발달한 독일에서도 이용률이 난방 10%, 교통 5% 수준에 그치고 있다.
이에 따라 재생에너지 도입을 확대하기 위해서는 이용률 향상이 필수적인 것으로 파악되고 있어 독일을 비롯한 선진국들은 과잉전력을 수소 등으로 변환해 활용하는 P2G(Power to Gas) 기술 개발에 박차를 가하고 있다.
일본도 정부를 중심으로 수소에너지 개발을 적극화하고 있으며, 화학기업들이 너도나도 수소에너지 관련사업을 확대하고 있다.
AKC, 솔루션형 사업으로 유럽 진출
Asahi Kasei Chemicals(AKC)은 유럽에서 재생에너지를 이용하는 그린수소(Green Hydrogen) 사업을 시작한다.
에너지 변환효율이 세계 최고 수준인 전해설비, 자동차 연료 및 화학제품 원료용 수소 등을 이용해 수요처 니즈에 대응하는 솔루션형 사업을 검토하고 있다.
유럽에서는 그린수소 시장이 본격 형성될 것으로 예상되는 2025년까지 매출액을 약 100억엔으로 확대하겠다는 목표를 세우고 있다.
AKC는 2018년 4월 독일 헤르텐(Herten) 소재 수소 관련 기술개발거점인 H2Herten에서 일본기업 최초로 연구센터를 개설했다.
H2Herten은 2013년 헤르텐과 Nordrhein-Westfalen(NRW) 지방정부가 공동으로 마련한 시설로 대학교, 연구기관 등이 입주해 있으며 AKC는 식염전해, 촉매, 막 기술을 활용해 개발한 알칼리수 전해설비로 수소를 제조하는 실증시험을 진행하고 있다.
해당설비는 에너지 변환효율이 90% 이상으로 전기 1만킬로와트를 이용해 상온상압에서 시간당 2000입방미터에 달하는 수소를 제조할 수 있는 것으로 알려졌다.
2000입방미터는 연료전지자동차(FCV) 1대가 2년간 주행할 수 있는 수준으로 일본에서 2015년부터 실시한 실증시험에서 1만2000시간 이상의 안정가동을 확인한 것으로 알려졌다.
헤르텐 소재 연구센터에는 유럽 안전규격(CE)에 적합한 유닛식 전해장치를 도입했다.
최근에는 풍력 모의전원을 이용해 수소를 발생시킴으로써 출력 변동에 대한 대응, 주변기기와의 연계가동 등에 관한 데이터를 축적하고 있으며 2019년까지 수소 충전설비를 완성할 예정이다.
AKC는 2017년 알칼리수 전해설비 가동을 추진하는 클린에너지 프로젝트를 시작했으며 4월 Asahi Kasei Europe으로 사업주체를 변경했다.
유럽, 친환경 연료로 그린수소·DME 주목
독일을 비롯한 선진국들은 과잉전력을 수소 등으로 변환해 활용하는 P2G 기술 개발에 박차를 가하고 있으며 AKC 역시 P2G 기술에 기대를 걸고 유럽 그린수소 시장 진출을 추진하고 있다.
재생에너지 과잉전력으로 생산하는 그린수소는 제조공정에서 이산화탄소(CO2)가 발생하지 않아 FCV(수소연료자동차) 연료 및 화학제품 원료 등으로 투입함으로써 탄소발자국을 감축할 수 있는 이점이 있다.
유럽에서는 메탄올(Methanol) 혼합 가솔린(Gasoline)이 자동차 연료로 사용되고 있으나 새로운 환경목표는 식량과 경쟁하는 바이오연료 사용량을 제한하고 있어 그린수소와 화력발전소 등에서 발생한 이산화탄소를 이용해 합성한 메탄올 및 DME(Dimethyl Ether)가 새로운 친환경연료로 주목받을 가능성이 높아지고 있다.
유럽의 31개 연구기관 및 관련기업은 이산화탄소 회수·이용·저장에 관한 기술을 공동 개발하는 ACT ALGIN-CCUS 프로젝트를 진행하고 있다.
AKC는 총 6개 워킹크룹 가운데 이산화탄소 활용기술에 관한 프로젝트에 참여하고 있으며 실제로 화력발전소에서 발생한 이산화탄소와 그린수소를 반응시켜 DME를 제조하는 실증시험을 2019년 중반 시작할 계획이다.
유럽은 2030년 그린수소 시장규모가 62억3500만유로(약 8조9700억원)로 확대될 것으로 예상되고 있다.
이에 따라 알칼리수 전해설비 및 주변설비 판매, 유지보수, 자동차 연료 및 화학제품 원료용 그린수소 공급 등 다양한 사업이 가능할 것으로 예상되며 엔지니어링기업 등과 제휴가 필요할 가능성도 제기되고 있다.
MGC, 니가타에서 수소사업 진출
Mitsubishi Gas Chemical(MGC)은 일본 니가타(Niigata)에서 수소 관련사업을 추진하고 있다.
천연자원이 풍부한 니가타 지역에서 기존에 구축한 공장을 활용해 신규사업을 진행하는 것으로, 수소사회의 에너지원으로 각광받고 있는 수소 사업에 진출하는 것 외에 다양한 관련사업 추진을 계획하고 있다.
의약품, 고기능 소재 등 광범위 용도에 사용할 수 있는 요소 관련제품 사업의 연구개발(R&D)에 힘씀은 물론 천연가스를 원료로 생산하는 화학제품의 밸류체인을 확장함으로써 사업기반 강화를 본격화할 계획이다.
MGC는 니가타에서 지하 가스전으로부터 추출한 천연가스를 원료 및 연료로 사용하고 있다.
동시에 말레이지아 페트로나스(Petronas)가 캐나다에서 추진하고 있는 셰일가스(Shale Gas) 개발·생산 프로젝트, 일본 후쿠시마(Fukushima) 천연가스 화력발전 사업 등에도 참여하고 있어 공장의 안정가동에 중요한 원료·연료, 전력을 자체 조달하기 위한 기반 강화가 시급해지고 있다.
따라서 중장기적인 성장을 위해 신규사업 진출을 적극 검토하고 있는 것으로 알려졌다.
우선, 수소 사업 진출이 확실시되고 있다.
자체 보유하고 있는 천연가스를 원료로 수소를 생산함으로써 안정된 가격으로 공급이 가능하고 가격경쟁력이 있는 수소 인프라를 구축함으로써 수소사회 실현을 한층 더 지원하겠다는 전략을 세우고 있다.
천연가스에서 수소를 추출할 때 발생하는 이산화탄소를 정제해 용접, 탄산음료, 드라이아이스 중간 원료로 사용하는 액화탄산가스를 제조하는 방법도 고려하고 있다.
일본에서는 이산화탄소의 주요 발생원인 정유공장, 화학공장의 축소가 가속화됨에 따라 액화탄산가스, 드라이아이스 수급이 타이트 상태를 나타내고 있다.
MGC도 2015년 신규 공장에서 암모니아 생산을 중단하며 액화탄산가스, 드라이아이스 사업에서 철수했으나 수소 사업 진출과 동시에 양 사업을 다시 추진할 것으로 예상된다.
이밖에 천연가스를 원료로 합성수지 원료인 청산 등 유도제품을 사업화하는 방안도 검토하고 있다.
차기 중기 경영계획에 포함시키는 것을 목표로 앞으로 3년 동안 계획을 구체화해나갈 예정이다.
니가타 가스전은 수용성 천연가스, 요소가 풍부한 것이 특징이며, 특히 요소는 칠레와 일본이 세계 생산량의 90%를 장악한 가운데 니가타는 생산량이 치바(Chiba)에 이어 일본에서 2번째로 많은 것으로 알려졌다.
천연가스 활용 화학제품도 생산
MGC는 Itochu상사, Nippon Light Metal 등과 공동으로 출자한 Toho Earthtech을 통해 천연가스, 요소, 요소 관련제품의 생산 및 판매 사업도 영위하고 있다.
Toho Earthtech은 니가타에서 50년만에 수용성 천연가스 신규채굴을 준비하고 있으며, MGC가 요소 유도제품 사업화를 검토하고 있어 양사 연구진의 요소 관련제품 공동 R&D가 가속화될 것으로 예상된다.
니가타 공장에서는 새로운 생산설비 건설도 활발히 진행하고 있다.
페인트 원료 등으로 사용하는 GMA(Glycidyl Methacrylate)를 증설했으며 2018년 2월에는 항체의약품 위탁생산을 담당하고 있는 Nippon Kayaku와의 합작기업이 신규공장을 완공했다.
2018-2020년 진행하는 현재의 중기 경영계획에서 항체의약품, 생명과학과 건강식품 사업을 동시에 강화하고 있으며 해당 생산설비에 대한 투자도 본격화할 방침이다.
원료·연료, 전력 분야에서 갖춘 높은 경쟁력을 활용함으로써 니가타 공장의 신규사업 비중을 높이고 그룹 전체의 기반 강화로 이어나갈 계획이다.
Nanhai, 수소에너지부터 체인 확립
중국은 연료전지자동차 보급에 박차를 가하고 있다.
중국은 중앙정부가 신에너지자동차(NEV: New Energy Vehicle) 보급정책을 추진함에 따라 개별 지방정부가 진흥책 마련에 힘을 기울이고 있으며, 특히 광둥(Guangdong)의 포샨(Foshan)에 위치한 난하이(Nanhai)가 관련산업 집적을 선도하고 있다.
난하이는 중국 최초로 상업용 수소충전소를 가동한 2017년을 수소에너지 원년으로 삼고 2030년까지 산업체인 확립에 주력할 방침이다.
난하이 서쪽 단자오(Danzao)에서는 2017년 9월 중국 최초의 상용 수소충전소가 가동을 시작했으며 국영기업 Ruihui Energy가 운영을 담당하고 있다.
디스펜서는 지멘스(Siemens)와 Shanghai Shunhua, 컴프레서와 탱크는 중국기업 생산제품을 채용했으며 총 구축비용 1550만위안 가운데 800만위안을 현지 정부가 지원했다.
수소 공급량은 일일 약 300킬로그램으로 특별경로 3개를 설정해 스태프가 탑승한 FCV 버스로 시험운행을 반복하고 있다.
난하이는 폭스바겐(Volkswagen)이 자동차 공장을 가동하면서 부품 등 관련산업이 집적해 총 생산액이 2017년 2692억위안으로 4년 연속 전국 2위를 차지했다.
신에너지, 신소재, 하이테크 제조업, 고품질 서비스, 전자정보를 신규 성장동력으로 설정하고 있으며, 특히 신에너지 분야에서는 전기자동차(EV)에 이어 궁극적인 청정에너지인 수소를 최종목표로 설정하고 있다.
이에 따라 단자오에 Guangdong NEV 산업단지를 조성하기로 결정하고 단계적으로 관련기업 유치 및 공장 건설을 추진하고 있다.
1기에서는 부품 생산기업, 2기에서는 완성차 공장 및 연구개발센터, 기관부품을 중심으로 프로젝트를 진행하고 기관제품 및 서비스 공급기업과 함께 서플라이 체인을 더욱 강화하기 위해 3기 계획을 마련해 관련기업을 유치할 방침이다.
FCV 산업단지 조성 본격화
2017년에는 상용 수소충전소 개설을 시작으로 수소충전소 건설, NEV 구입에 대한 현지 정부의 보조정책, FCV 보급계획 공표 등 수소에너지산업 발전을 위한 대책을 본격화했다.
수소주간도 마련해 다양한 행사 및 전시회를 열었으며 2018년 11월에도 개최했다.
FCV는 2017년 대형버스 4대, 중형버스 3대, 2018년 대형버스 15대, 화물자동차 500대를 투입하는데 이어 2019년 공공버스 30대, 물류용 자동차 1000대를 보급하겠다는 목표를 세우고 있다.
현재 시내에서 주행하고 있는 FCV는 물류용 자동차 20대, 대형버스 4대, 중형 자동차 2대 등 26대에 불과해 보급계획이 지연되고 있는 것으로 파악되나 수소충전소는 2018년 총 7곳에서 착공하는 등 건설을 계속할 계획이며 앞으로는 채산성을 고려해 가솔린(Gasoline) 충전소와 병설할 방침인 것으로 알려졌다.
관련기업도 잇따라 등장하고 있다.
Atman Guangdong Hydrogen Energy는 수소연료전지 동력 시스템을 소량 생산해 Dongfeng Motor 등에 공급하고 있으며 완성차 생산기업 Guangdong Changjiang Automobile은 2019년 EV(전기자동차), 2020년 이후 FCV 양산을 목표로 공장을 건설하고 있다.
아직까지는 해외기술을 적극 채용하고 있으나 2030년까지 서플라이 체인을 완비함으로써 대규모 수소·FCV 산업단지를 조성할 방침이다.
표, 그래프: <중국 Nanhai의 수소에너지 관련사업>
<화학저널 2019년 1월 28일>
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