탄소중립 실현이 연소 시 물만 배출하는 수소 이용을 확대하는 방향으로 움직이고 있다.
일본은 2050년 탄소중립을 달성하겠다는 목표를 세우고 2017년 세계 최초로 국가적 차원에서 수소와 관련된 전략을 설정했을 뿐만 아니라 수소 관련 기술력이 이미 세계 1위 수준이어서 수소 서플라이체인 형성에서 선두를 달릴 것으로 기대하고 있다.
수소에너지 사회를 조기 실현하기 위해서는 액화수소 서플라이체인 구축이 요구되고 있다.
KHI, 2030년 액화수소선 상용화…
일본에서는 가와사키중공업(KHI: Kawasaki Heavy Industries)의 수소체인개발센터 활동이 주목받고 있다.
KHI 수소체인개발센터는 2019년 12월 세계 최초로 액화수소 운반선 프론티어를 진수하고 탱크 탑재, 선급 등록 등을 마침으로써 액화수소 서플라이 체인 형성에 돌입했다.
2020년 12월에는 오스트레일리아에 액화수소 하역 실증 터미널인 Hytouch Kobe를 도입함으로써 갈탄가스화 및 수소 정제설비, 수소액화, 적하기지 운영을 시작했고 2021년 말 이전에 액화수소 수송 실증실험을 개시하는 것을 목표로 하고 있다.
KHI는 2008년 수소 사업을 추진하기 위한 내부 검토에 착수했고 2010년 수소 사업화를 공식 선언했다.
교토(Kyoto)의정서에 맞추어 저탄소사회를 실현하기 위해서는 수소를 자원화해야 한다고 판단했으며 재생에너지 뿐만 아니라 안정적으로 대량 조달이 가능한 미이용 갈탄으로도 수소를 생산할 수 있을 것으로 기대하고 오스트레일리아 정부와의 협력을 강화하고 있다.
KHI는 다네가시마(Tanegashima) 우주센터에 일본 최대 액화수소 저장탱크를 건설하고 30년 이상에 걸쳐 보수‧운영해온 노하우를 확보하고 있다.
미이용 갈탄으로 생산하는 액화수소는 순도가 높아 정제하지 않아도 수소 캐리어용으로 그대로 사용할 수 있는 것으로 알려졌다.
액화수소 운반선을 제조하기 위해 다네가시마의 액화수소 저장탱크와 LNG(액화천연가스)선을 통해 축적해온 노하우를 총동원했으며, 섭씨 영하 253도로 초저온 상태의 액화수소를 선박에 싣기 위한 탱크 설계와 안전성 확보, 각종 기기를 어떻게 배치할지를 놓고 고심하고 있는 것으로 알려졌다.
액화수소 운반선은 2030년 실용화를 목표로 하고 있다.
현재는 대형화를 목적으로 탑재 탱크의 직경을 4배 확대하고 진공단열공법을 고려한 탱크 구조 설계로 코스트를 낮추는 작업을 진행하고 있다.
서플라이 체인 전반으로 확대
KHI는 수소 사업 확대를 위해 기존의 선박해양 사업과 에너지‧환경 플랜트 사업을 통합해 경영자원을 집중시키고 의사결정 신속화에 주력하고 있다.
고베(Kobe), 하리마(Harima), 사카이데(Sakaide) 등 선박공장도 삼위일체 운영을 통해 생산능력을 확대했고 합리화 및 코스트 절감에 집중하며 시너지를 극대화하고 있다.
최근에는 액화수소선 제조와 수소 액화 및 하역을 위한 기지 건설이 진전되고 있고 수소가 상용화되면 수소 가스터빈, 발전설비 관련 시장이 빠르게 성장할 것으로 기대하고 있다.
KHI는 세계에서 유일하게 수소 서플라이체인 전반에 관여하고 있다는 강점을 살려 글로벌 시장에서도 관련 프로젝트 수주를 본격화할 예정이다.
컨설팅은 물론 기술 라이선스, 발전, 유지보수 등 업스트림에서 다운스트림까지 모든 영역에서 선제적으로 영향력을 확대하는 것을 목표로 하고 있다.
일본은 글로벌 사회에서 수소 분야의 선두주자로 계속 기능할 수 있도록 기술 개발 및 개선에 박차를 가하고 있다.
MHI, 자체 개발에 NEDO 프로젝트 참여…
미츠비시중공업(MHI: Mitsubishi Heavy Industries)은 수소‧암모니아(Ammonia), 이산화탄소(CO2) 회수 및 이용(CCU) 기술을 보급하기 위해 자체 기술을 개발‧실증한 후 사업화할 계획이며 외부기술을 도입해 밸류체인 전체를 망라할 수 있는 포트폴리오 구축에도 관심을 나타내고 있다.
2020년부터 추진하고 있는 3개년 경영계획에서 탈탄소‧저탄소 사회 실현을 위한 분야를 에너지 트랜지션(환경부하가 낮은 에너지로 전환)으로 분류하고 성장동력으로 집중 육성하고 있으며 2030년 그룹 전체 기준으로 매출액 3000억엔대 사업으로 확대하겠다는 목표를 세우고 있다. 
미츠비시중공업은 화학흡수액을 사용한 이산화탄소 회수 플랜트 건설 분야에서 세계 최대실적을 거두었으며 일본 신에너지‧산업기술종합개발기구(NEDO) 프로젝트를 통해 수소발전 개발도 진행하고 있다.
수소‧암모니아 분야에서는 재생에너지 베이스인 그린수소 제조기술 개발에 박차를 가하고 있다.
알칼리 수전해 장치를 생산하는 노르웨이 하이드로젠(Hydrogen)에 출자했으며 자체적으로도 9000kW 장치를 개발해 현재는 10만kW급 장치 실용화에 나서고 있다.
오스트레일리아에서는 그린수소와 암모니아 사업을 영위하고 있는 H2U의 모회사인 H2U Investments에 출자했다.
H2U는 2022년 말까지 그린수소‧암모니아 생산에 나설 예정이며, 미츠비시중공업은 프로젝트 검토단계부터 참여해 수소 가스터빈과 수소 압축기 등 주요기기를 공급하고 있다.
독일 함부르크(Hamburg)에서는 100MW급 수전해 플랜트를 포함한 그린수소 제조‧공급‧이용과 관련해 해외 3사와 공동으로 사업타당성 조사(FS)를 실시하고 있다.
해외투자 확대로 우수한 기술 확보
최근 이산화탄소 프리 수소로 주목받고 있는 메탄(Methane) 열분해를 활용한 터키(청록색) 수소에도 관심을 나타내며 기술을 보유한 미국기업에도 출자한 것으로 알려졌다.
출자 대상 가운데 모노리스(Monolith Materials)는 천연가스 중 메탄을 플라즈마 열분해해 수소와 고체탄소로 분해하는 기술을 보유하고 있고, C-Zero는 메탄을 열촉매로 수소와 고체탄소로 분해할 수 있으며 고체탄소는 타이어 원료인 카본블랙(Carbon Black)으로도 활용이 가능할 것으로 기대되고 있다.
수소‧암모니아 이용 기술 분야에서는 2020년 10월 미츠비시파워(Mitsubishi Power)를 통해 독일에서 유럽 최초의 SOFC(고체산화물형 연료전지)인 MEFAMIE를 수주한 바 있다.
기술 개발을 위해 MHIET(Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger)가 일본 산업기술종합연구소와 공동으로 수소엔진 실증을 진행하고 있으며, 미츠비시파워는 암모니아 직접 연소식으로 4만kW급 가스터빈 시스템을 개발하고 있다.
저장수송 기술도 개발 대상이며 2019년부터 미국 매그넘(Magnum)과 함께 유타 소재 암염항에 수소 저장시설을 건설하고 있다.
암모니아와 액화 이산화탄소 수송선은 기존 기술로도 대응이 가능한 것으로 알려졌다.
CCU는 13개 플랜트를 수주했으며 최근에는 2개 플랜트를 건설하고 있는 이산화탄소 회수기술을 강화하고 있다.
이산화탄소 회수기술은 화석연료 베이스 블루수소를 실용화하기 위해 반드시 필요하고 CCU 실현에도 중요한 것으로 파악되고 있다.
MHIENG(Mitsubishi Heavy Industries Engineering)는 영국 전력 메이저인 Drax와 공동으로 바이오매스 발전소의 배기가스에서 이산화탄소를 회수하는 실증 프로젝트를 실시하고 있으며, 세계 최초로 상업규모 네가티브 에미션을 실현하는 것을 목표로 하고 있다.
이밖에 MHIENG는 2021년 5월부터 노르웨이기업이 보유한 세계 최대 이산화탄소 회수 플랜트에서도 새로 개발한 화학흡수액을 사용하는 실증실험을 실시하기로 했다.
미츠비시중공업은 북유럽 에너지 메이저인 에퀴노르(Equinor)와 석유‧가스 사업에서 저탄소화 기술을 고도화하기 위한 협업에 나선다.
이산화탄소와 재생에너지로 합성연료를 제조하는 기술을 보유하고 있는 미국 인피니움(Infinium)에 대한 출자도 확정했으며, 미츠비시파워를 통해서는 이산화탄소 회수부터 탄산염 제조까지 개발하는 NEDO 프로젝트에 참여하고 있다. (강윤화 선임기자: kyh@chemlocus.com)
