일상으로 파고든 미래 에너지, 수소: 수소차로 엿보는 수소의 가능성

 

글. 편집실

 

 

-
잠재력 무궁무진한 수소 시장

 

미국의 바이든 대통령이 취임 후 파리기후협약에 복귀하겠다고 밝히면서 주목받은 수소 시장. 수소는 이산화탄소 등 온실가스를 발생시키지 않고 에너지를 만들어낼 뿐만 아니라 석탄이나 배터리보다 에너지 효율이 높아 미래 에너지원으로서의 잠재력이 무궁무진합니다. 세계 주요국이 수소 경제를 국가 과제로 정하고 글로벌 기업들이 앞다투어 수소 관련 사업에 도전장을 내미는 것도 수소를 중심으로 한 시장의 잠재력이 그만큼 크기 때문이죠.

 

 

 

-
수소 경제의 꽃, 수소차

 

수소 경제의 중심에 있는 수소차는 수소 연료전지의 원리로 작동합니다. 물을 전기 분해하면 수소와 산소가 발생하는데 수소 연료전지는 이것을 역반응하죠. 수소와 산소가 만나 물과 전기, 열을 만들어 내는 것. 특히 엔진이 필요하지 않기 때문에 배기가스와 오염 물질이 없고 물만 배출하는 것도 장점입니다. 한국자동차산업협회에 따르면 지난해 11월 세계 수소차 누적 판매량은 약 2만 4,000여 대. 연간 8,000만 대 안팎에 이르는 완성차 시장 규모에 견주면 비중이 크지 않지만 그럼에도 수소차의 상용화는 수소차가 에너지 효율과 안전성 등의 장벽을 뛰어넘어 새로운 도약을 준비 중이라는 점을 보여줍니다. 특히 시내버스와 경찰버스 등 버스 부문에서는 이미 ‘수소차 대체’가 활발하죠.

 

 

 

-
알아두면 좋은 수소차 혜택

 

우리나라에서 올해 보급하는 수소차 구매 보조금은 국비 지원(2,250만 원)과 함께 지자체별 보조금을 900~1,500만 원까지 받을 수 있습니다. 구매 보조금 외에도 최대 660만 원의 세제 감면, 공영주차장 주차 요금과 고속도로 통행료 감면, 남산터널 혼잡통행료 면제 등 다양한 혜택도 제공되죠. 이와 함께 수소 충전소 전용 앱 ‘하이케어’를 통해 서울뿐만 아니라 전국에 있는 수소 충전소 현황을 확인할 수 있습니다.

 

 

-
효성이 만드는 수소 밸류 체인

 

 

수소 생산 - 세계 최대의 수소 생산 기지, 액화수소 공장

 

효성화학 용연공장의 프로판 탈수소화 설비는 프로판에서 수소 분자를 제거해 플라스틱의 원료가 되는 프로필렌을 생산합니다. 이 과정에서 발생하는 부생수소를 연료용 액화수소로 활용하는데, 효성은 글로벌 화학 기업 린데그룹과 함께 2022년까지 약 3만㎡, 연산 1만 3,000톤 규모의 액화수소 공장을 울산 용연공장 내에 완공할 예정입니다. 완공 시점에 맞춰 액화수소 충전 인프라도 함께 구축하며 공장에서 생산한 액화수소의 공급을 위해 전국 주요 거점 지역에 120개의 수소 충전소를 짓기로 했습니다.

 

 

 

수소 저장 - 안전한 수소 운송의 핵심 소재, 탄소섬유

 

탄소섬유는 수소 에너지를 안전하게 저장하고 수송하는 데 반드시 필요한 소재입니다. 효성첨단소재는 2011년 독자 기술로 한국 최초의 탄소섬유 ‘탄섬’을 개발했습니다. 탄소섬유의 무게는 철의 4분의 1에 불과하지만 강도는 10배, 탄성은 7배에 달합니다. 평균 기압의 최고 900배를 견디면서도 가벼운 무게를 유지해야 하는 수소 연료 탱크의 핵심 소재로 손꼽히죠. 효성첨단소재는 2028년까지 전주 탄소섬유 공장에 약 1조 원을 투자해 연간 2만 4,000톤의 탄소섬유를 생산할 계획입니다.

 

 

 

수소 공급 - 수소를 좀 더 가까이, 수소 충전소

 

50년간 회전기, 압축기 등 중공업 분야에서 기술력을 축적하고 2000년 이후 전국에 천연가스 압축 시스템과 수소가스 압축 시스템을 공급해온 효성중공업. 이러한 경쟁력을 바탕으로 효성중공업은 수소 충전소 시장을 선도해나가고 있습니다. 2019년 9월 국회에 서울시 첫 상업용 수소 충전소를 준공했고, 지난해 8월에는 정부세종청사 안에 수소 충전소를 구축했으며, 최근까지 총 18곳에 수소 충전소를 보급했습니다. 효성중공업의 수소 충전소는 실시간 데이터를 분석, 충전 현황을 비롯해 문제 발생 시 신속하게 원인을 파악할 수 있으며 수소 감지기, 불꽃 감지기, 압력 센서 등 우수한 안전 시스템으로도 인정받고 있습니다.

 

 

-
효성의 수소 산업, 퀴즈로 알아보자!

 

 

Q1. 효성은 울산 용연공장 부지에 연산 1만 3,000톤 규모의 액화수소 공장을 건설한다. 단일 규모로는 세계 최대인 이곳에서 생산하는 액화수소에 대한 설명으로 틀린 것은?

 

① 기체 수소에 비해 부피가 작다.

② 기체 수소보다 충전 시간이 4배 빠르다.

③ 기체 수소에 비해 폭발 위험성이 낮다.

④ 에너지 저장 밀도가 낮아 즉시 활용이 어렵다. 

 

정답 ④

액화수소는 단위 부피 및 무게당 저장 밀도가 높고 다른 공정 없이 단순 기화만으로 활용이 가능하다는 장점이 있다. 특히 액화수소 충전 시 승용차 1대에 소요되는 시간이 3분으로 기체 수소의 12분보다 4배 빨라 대형차(25㎏) 충전 시간도 대폭 줄어들 전망이다.

 

 

Q2. 수소 에너지의 안전한 저장과 수송, 이용에 반드시 필요한 소재로 꼽히는 ‘이것’은 수소 연료 탱크의 핵심 소재다. 2011년 효성이 한국 최초 독자 기술로 개발한 이것은 무게가 철의 4분의 1에 불과하지만 강도는 10배, 탄성은 7배에 달한다. 이것은 무엇일까?

① 아라미드 섬유
② 탄소섬유

③ 보론 섬유
④ 섬유강화세라믹 섬유 

 

정답 ②

효성첨단소재가 2011년 독자 기술로 한국 최초의 탄소섬유인 ‘탄섬’을 개발했다. 섬유(실)에 탄소를 92% 함유한 제품으로, 평균 기압의 최고 900배를 견디면서도 가벼운 무게를 유지해야 하는 수소 연료 탱크 소재로 적합하다는 평가를 받는다.

 

 

Q3. 효성중공업은 오랜 기간 쌓아온 회전기와 압축기 등 중공업 분야의 기술력으로 2008년부터 최근까지 18곳에 수소 충전소 설비 보급을 시작했다. 2019년 9월에는 ‘이곳’에 서울시 첫 상업용 충전소를 준공한 바 있다. 이곳은 어디일까?

① 상일동 수소 충전소
② 양재 수소 충전소

③ 국회 수소 충전소
④ 상암 수소 충전소

 

정답 ③
효성중공업은 2019년 9월 국회에 서울시 첫 상업용 수소 충전소를 준공했다. 효성중공업이 만든 수소 충전소는 700바(Bar)급 규모로 3~5분 안에 충전이 가능해 시간당 수소차 5대 이상을 충전할 수 있다.