
도레이‧지멘스, PEM형 수전해 사업 협력 … 전체 코스트 감축 총력
도레이(Toray)와 지멘스(Siemens)가 그린수소 제조를 위해 협력한다.
도레이와 지멘스에너지(Siemens Energy)는 2021년 9월 PEM(고체고분자)형 수전해 장치를 사용한 그린수소 제조기술 개발을 위한 전략적 파트너십을 체결했다.
파트너십의 일환으로 도레이와 지멘스에너지 일본법인이 2021년 9월 출범한 야마나시현(Yamanashi) 주도의 그린 이노베이션 기금 사업에 참여하고 있으며, 글로벌 수요를 확보하기 위해 수소․연료전지 관련 기술, 글로벌 네트워크를 활용한 솔루션 공급을 준비하고 있다.
재생에너지 베이스 그린수소 도입 확대, 글로벌 사업화 공동 추진도 계획하고 있다.
그린 이노베이션 기금 사업은 야마나시현이 추진하는 P2G(Power to Gas) 프로젝트로 도레이, 지멘스에너지 외에 도쿄전력(Tokyo Electric Power) 등 민간기업 7사가 참여하고 있으며 신에너지‧산업기술종합개발기구(NEDO)의 그린 이노베이션 기금 사업에 채택된 것을 계기로 컨소시엄 야마나시 H2-YES를 결성하고 대규모 P2G 시스템을 활용한 에너지 수요 전환 및 기술 개발 관련 프로젝트를 추진하고 있다.
NEDO로부터 그린 이노베이션 기금 총 140억엔을 투자받으며 2025년까지 재생에너지를 안전하게 수소에너지로 전환할 수 있는 PEM형 수전해 장치를 상용화하는 것을 목표로 야마나시현에서 총 16MW의 모듈을 설계하거나 각종 시험을 실시할 방침이다.
야마나시현은 2016년부터 NEDO 위탁사업으로 P2G 시스템을 개발하고 있으며 2021년 6월 1.5MW 설비를 시험가동했다.
P2G 시스템은 탄소중립 실현을 위한 기술로 주목받고 있다.
NEDO는 야마나시 H2-YES 이전에도 대형 태양광발전소의 변동 전력과 PEM 수전해 장치로 수소를 제조하는 P2G 시스템의 시험가동을 지원한 바 있다.
야마나시 H2-YES 사업은 16MW의 시스템을 도입함으로써 보일러 등 화석연료를 직접적으로 사용해온 영역을 수소에너지로 전환함으로써 2050년까지 온실가스 배출량을 실질적으로 제로(0)화하는 탄소중립 사회 실현에 속도를 낼 계획이다.
도레이는 자체 개발한 탄화수소계 전해질막을 지멘스에너지의 PEM형 수전해 스택‧장치인 Elyzer에 공급하고 그린수소 서플라이체인을 구축함으로써 수소사회 및 탄소중립 사회 실현을 앞당길 수 있을 것으로 기대하고 있다.
도쿄전력은 전기분해를 통해 수소를 제조하고 수요기업이 수소를 산업용으로 이용할 수 있도록 서플라이체인을 구축할 예정이다.
히타치조선(Hitachi Zosen), 지멘스는 각각 수전해 장치의 대형화 및 모듈화를 추진하며, 컨설팅 및 회로제품 개발기업인 니치콘(Nichikon)은 수전해 장치에 최적화된 전력 변환기 개발을 담당한다.
산업용 압축기 생산기업 가지테크(Kaji Tech)는 수소 압축장치에서 축적한 기술을 활용해 P2G 시스템으로 제조한 수소를 보일러에서 연소시키기 위한 효율적인 제습‧압축 시스템을 개발한다. 보일러는 산업용 보일러 생산기업 미우라(Miura)가 수소를 활용한 증기 보일러를 개발하고 있다.
P2G 시스템과 재생가능에너지의 변동전력, PEM 전해장치를 사용해 수돗물을 원료로 그린수소를 제조하고 보일러를 통해 수소를 이산화탄소 증기로 만드는 시스템은 도쿄전력이 오퍼레이션 기능을 맡고 있다.
연료 수송은 탱크로리를 사용한 기존 수송법이 아니라 도쿄전력의 전력망을 활용해 전기 형태로 저가에 수송하는 새로운 자가소비형 모델을 구축할 방침이다.
야마나시현은 P2G 시스템을 사회 전반에 정착시키기 위해서는 최대 100MW로 스케일업할 수 있는 시스템을 구축해야 한다는 판단 아래 컨소시엄 구축 및 활동을 주도하고 있다.
미래에는 오스트레일리아, 중동 등에 시스템을 수출한 후 그린수소를 일본으로 수입해 사용하는 방안을 검토하고 있다.
도레이와 지멘스는 야마나시 H2-YES 프로젝트 외에도 그린수소 이용·활용 분야에서 협력을 강화할 계획이다.
그린수소를 대규모 발전 등 전력용도 외에 열, 수송연료, 산업용으로 활용하는 섹터 커플링을 검토하고 있으며 오스트레일리아, 중동, 중남미 등을 중심으로 구축될 글로벌 그린수소 서플라이체인을 주도함으로써 탄소중립 사회 실현에 기여하는 것을 목표로 하고 있다.
도레이는 전해장치와 연료전지용 전해질막, 수소탱크용 탄소섬유를 생산하고 있어 수소 제조‧수송‧저장‧이용 모두에서 필요한 소재를 공급할 수 있는 것이 강점이다.
지멘스에너지는 발전부터 송전, 축전까지 에너지 밸류체인의 대부분을 커버하고 있으며 가스터빈과 증기터빈, 수소로 가동하는 하이브리드 발전소를 보유하고 있다.
그린수소는 제조 코스트 감축이 보급 확대의 과제로, 초기 도입비용이 다른 연료보다 높은 편이나 도레이의 전해질막을 채용하면 수전해 장치의 효율을 높여 코스트 감축에 중요한 역할을 할 것으로 기대되고 있다. (J)