글로벌 수소 전문기업으로 도약 목표

한국가스공사가 오는 2030년까지 그레이·블루수소 네트워크 기반을 마련하고 2040년에는 그린수소 생태계를 구축한다는 중장기 계획을 수립, 수소 생산·공급·유통·활용 등 수소산업 전 밸류체인에서 활약하는 글로벌 수소 전문기업으로 도약하기 위한 투자를 본격화 하고 있다.

먼저 가스공사는 앞서 산업통상자원부가 수소경제 선도를 위해 진행한 수소 전담기관 공모에서 ‘수소 유통 전담기관’으로 선정돼 향후 수소경제에 중추적인 역할을 담당하고 있다.

특히 수소 유통 전담기관으로서 공사는 수소 유통체계 확립, 수소 거래 및 적정가격 유지, 수소의 수급관리, 유통질서 확립을 위한 점검·지도, 수소 충전소에 관한 정보 수집 및 제공 등 수소유통 전반에 걸쳐 사업을 이행하는 등 수소 공동구매를 통한 공급가격 인하와 유통 효율화에 지속적으로 힘쓰고 있다.

‘수소법’에 따라 수소충전소 운영자는 수소유통 전담기관인 가스공사에 수소 판매가격을 보고해야하며 공사는 수소 유통전담기관 홈페이지(www.khydi.or.kr)를 통해 그 가격을 공개하고 있다. 이 서비스는 국민에게 충전소 정보, 충전시간, 가동여부, 대기차량 및 부대시설 등 충전소 이용편의 정보와 판매실적 등을 실시간으로 제공해 수소차 이용자의 만족도를 향상하고 수소충전소 이용 활성화에 기여할 것으로 기대된다.

천연가스 배관 활용 수소 혼입·전용 실증 추진

정부가 온실가스 감축 및 탄소중립 달성을 위해 도시가스 수소 혼입 실증사업을 추진하고 있는 가운데 가스공사는 천연가스배관을 수소배관으로 단계적 용도 전환한다는 목표를 수립했다.

이에 공사는 수소혼입 검증 및 핵심기술을 확보한다는 계획이다. 이를 위해 가스공사는 지난 5월 해외 전문 인증기관인 DNV(노르웨이 선급협회)와 ‘천연가스 주배관 수소 혼입 컨설팅 기술용역 계약’을 체결한 바 있다.

수소 혼입은 도시가스 배관에 수소를 섞어 공급하는 것으로 수소를 혼입하는 만큼 도시가스 사용량이 줄어 온실가스 배출량을 감축할 수 있다. 가스공사에 따르면 국내 연간 천연가스 사용량은 4,000만톤으로 수소를 섞으면 연간 355만톤의 이산화탄소를 감축할 수 있다. 다만 배관 재질 특성, 주변 설비 수용성, 연소기기 안정성 등을 두루 고려해야 한다.

공사는 DNV와 함께 수소 혼입 농도별(20%, 50%, 100%) 배관 설비에 미치는 영향을 평가해 설비 개선 과제를 발굴하고 2025년까지 수소 20% 혼입을 목표로 하고 있다. 향후 고농도 수소공급을 위해 발전사 천연가스 공급배관을 시작으로 수소전용(轉用)화 시킬 계획이다. 또한 가스공사는 온실가스 감축 및 정부의 탄소중립 정책에 적극 부응하기 위해 수소 혼입 실증연구 및 관련 기술 확보에도 박차를 가하고 있다. 정부가 최근 가스공사·가스안전공사 등과 함께 도시가스 수소 혼입 실증 추진단을 발족한 가운데 가스공사는 해외 실증 사례 분석 및 시험 설비 구축, 수소 혼입 실증 및 운영 기술 개발을 담당한다.

이를 위해 공사는 지난 3월 한국남부발전과 그린수소 혼입 기술 개발을 위한 업무협약을 체결했으며 2023년부터 평택 LNG 기지에 천연가스 파일럿 공급설비(Test-Bed)를 구축해 수소 혼입을 실증할 예정이다. 아울러 기존 배관 수명 평가 용역 및 해외 실증사업 공동 참여를 통해 수소 혼입 효율성을 높여줄 수소분리(Deblending) 기술 등도 함께 확보해 나갈 방침이다.

가스공사 관계자는 “도시가스 배관을 활용한 수소 혼입은 온실가스를 감축하고 수소 공급 경제성을 제고할 수 있는 현실적인 방안”이라며 “전국에 매설된 천연가스 인프라를 활용해 경제적이고 안전한 수소에너지 전환을 추진해 나가겠다”고 말했다.

한편 유럽·북미·호주 등 세계 주요 국가들은 기존 가스시설을 수소 배관으로 빠르게 전환하고자 10여 년 전부터 활발한 연구를 시행하고 있다. 특히 영국·스페인·이탈리아 등 유럽 28개국은 ‘유럽 수소 배관망 구축 로드맵(European Hydrogen Backbone)’을 통해 2040년까지 유럽 통합 수소 배관망 5만3,000㎞를 구축할 계획이다. 이미 사용 중인 천연가스배관을 60% 이상 전용(轉用)할 경우 투자비용을 약 75~90% 절감할 것으로 예상했다.

해외 그린수소 도입 박차

액화수소 저장·운송 분야의 핵심 기술개발

이와 함께 가스공사는 장기적으로 온실가스 감축 및 국제 사회의 탄소중립 정책에 기민하게 대응하기 위해 중장기적으로 해외에서 그린수소를 국내로 도입하는 사업을 중점 추진할 계획이다.

정부는 2030년 196만톤의 해외 그린수소 도입을 목표로 하고 있다. 이에 가스공사는 국가 총 도입물량의 50% 이상인 100만톤을 목표로 해외 그린수소 도입 방안을 조속히 마련할 방침이다. 현재 동남아, 북방, 호주 등으로부터 그린수소 도입을 검토하고 있으며 글로벌 에너지 기업과 전략적 제휴 및 M&A 등을 통해 대규모 수전해 및 수소액화기술 확보를 속도감 있게 추진할 예정이다. 특히 수소 밸류체인 중 액화수소 저장·운송 분야의 핵심 기술개발을 통해 수소산업 선도 국가로서의 경쟁력을 높이고 ‘액화수소’ 도입을 통해 국내 수소산업 생태계 조성에 박차를 가할 계획이다. 이를 위해 현재 초기 단계에 불과한 기술 수준을 높여 생산·저장·운송·활용 등 전 수소 밸류체인 전 분야에서 단계별 기술개발 로드맵을 수립해 체계적으로 추진하고 있다.

지난해 9월에는 독일 지멘스에너지(Siemens Energy)와 ▲국내 대용량 그린수소 생산 및 공급 실증 ▲수소터빈 발전 ▲해외 그린수소 생산 및 도입 ▲수소사업 경쟁력 확보를 위한 기술개발 등 수소사업 전 분야에 대해 긴밀히 협력키로 했다. 이어 지난 5월 대구에서 열린 세계가스총회에서는 저장설비 EPC 분야에서 세계적인 역량을 가진 미국 CB&I Storage Solutions(CB&I)와 ▲액화수소 육상 저장탱크 대형화 ▲액화수소 운송 선박 기술 개발 에 대해 협력키로 했다.

또 지난 8월 액화수소 저장기술을 보유한 미국의 매트릭스 서비스 컴퍼니(Matrix ServiceCompany)와 ‘대형 액화수소 탱크 및 화물창 개발을 위한 업무협약’을 체결하고 LNG인수기지 기반의 ‘수소인수기지 개념설계’를 공동 연구개발하기로 했다.

1984년에 설립된 매트릭스는 2000년 이후 북미지역에서 1,700여개, 2억4,000만배럴 이상의 저장탱크(석유·화학·수소 등) EPC 이력을 보유하고 있으며 전 세계 55개국에서 다양한 LNG 및 석유화학 플랜트, 발전소 등의 EPC를 수행했다. 매트릭스는 액화수소 저장시설 EPC를 수행한 세계에서 손꼽히는 기업 중 하나로 올해 미국 네바다 주에 완공된 수소 액화 플랜트(30톤/일) 저장설비를 포함해 지금까지 13기(최대 2,300㎥)의액화수소 저장설비 EPC를 수행하는 등 초고압·초저온 탱크 개발·건설 역량을 바탕으로 NASA, AirLiquide, Linde 등 세계 유수의 수소 관련 기관 및 기업과 협력하고 있다.

이번 협약은 지난 6월 채희봉 사장이 수소위원회(Hydrogen Council) 참석을 위한 미국 방문 당시 매트릭스 경영진 및 액화수소 분야 전문가들과 만나 액화수소 저장 기술 현황과 가스공사와의 협력방안 등을 논의한 것에 대한 후속 조치로 성사됐다.

이번 협약으로 양사는 앞으로 ▲액화수소 육상 저장탱크 대형화 ▲액화수소 운송 선박 기술 개발 ▲국내 액화수소 인수기지 설계 및 건설 등 다양한 분야에서 긴밀히 협력하기로 했다.

특히 양사는 이번 협약을 통해 세계 최초의 LNG인수기지 기반 수소인수기지 개념설계를 공동연구개발(Joint Study) 형태로 진행한다는 구상이다. 성공적으로 진행된다면 1986년 대한민국의 LNG 시대를 연 평택생산기지는 한국 최초의 수소생산기지로 탈바꿈하게 된다.

가스공사는 이번 협약을 계기로 수소 밸류체인 중 액화수소 저장·운송 분야의 핵심 기술 개발을 통해 수소 산업 선도국가로서 경쟁력을 높이고 액화수소를 도입해 국내 수소 산업 생태계 조성에 앞장설 방침이다.

가스공사 채희봉 사장은 “액화수소 저장·운송은 탄소 넷제로 달성은 물론 중장기적으로 대량의 수소 수요에 선제 대응하기 위한 핵심 기술”이라며 “앞으로 매트릭스와 협력해 우리나라가 세계 수소시장을 선도할 수 있는 든든한 발판을 마련하겠다”고 말했다.

수소에너지 공급 허브 구축

가스공사는 수소충전소 및 수소연료전지를 타깃으로 하는 수소생산 인프라를 건설해 2030년까지 연간 83만5,000톤의 수소를 공급할 계획이다.

공사는 지난해 12월 광주광역시에서 가스공사 최초로 수소생산기지를 착공한 데 이어 올해 2월에는 창원시와 거점형 수소생산기지 구축을 위한 업무협약을 체결했다.

2023년 준공 예정인 광주 거점형 수소생산기지(국비 68억원, 가스공사 190억원 투입)는 배관망을 통해 공급받은 천연가스를 활용해 승용차 기준 연간 1만여대(일 4톤 이상 생산)에 공급하는 수소를 생산하게 된다. 창원 수소생산기지는 연간 2만5,000대의 승용차에 공급할 수 있는 수소를 생산할 예정이다.

현재 광주와 창원에서 운영되고 있는 수소충전소는 인근 산업단지에서 부생수소를 공급받고 있으며 수소생산기지가 완공되면 공급안정성과 경제성이 높아져 수소차 및 충전소 보급 확대에 가속도가 붙을 것으로 기대된다.

뿐만 아니라 가스공사는 세계 최초로 LNG냉열을 활용한 액화수소 생산기지 구축사업에도 박차를 가하고 있다. 액화수소 메가스테이션은 가스공사 LNG생산기지의 천연가스를 원료로 수소를 추출한 후 LNG 냉열을 활용해 액화수소로 변환·저장하고, 탱크로리로 수도권 액화수소 충전소에 공급하는 사업으로 오는 2024년 준공을 목표로 사업이 추진되고 있다.

기체 상태에 비해 부피가 1/800 수준인 액화수소는 저장·운송이 용이하고, 수소충전소 면적이 감소돼 기존 주유소 내에 설치할 수 있어 공급원가 절감 및 편리한 수소 충전이 가능한 것이 장점이다. 이에 가스공사는 LNG 기화 공정에서 발생돼 버려지는 냉열 에너지를 세계 최초로 수소액화에 활용함으로써 비용을 최대 30%까지 낮춰 경제적인 수소 상용화에 기여한다는 구상이다.

공사는 평택 액화수소 메가스테이션 사업을 위해 지난해 5월 GS칼텍스와 ‘액화수소 생산·공급 사업의 성공적 론칭 및 전략적 제휴를 위한 업무협약’을 체결한 바 있다. 이 사업은 가스공사의 LNG 생산 인프라와 냉열을 활용한 경제적인 수소 생산의 이점과 더불어 국내 최대 에너지 공급 네트워크를 가진 GS칼텍스의 충전소 인프라를 활용한 수소 공급망 확보가 가능하기 때문에 사업이 성공적으로 추진되면 평택 기반의 수도권 수소생산·판매의 시너지가 극대화될 것으로 기대된다.

수소충전소 구축사업 ‘활발’

국내 수소유통전담기관으로서 직영 수소충전소 2개소를 비롯해 전국 32개소의 수소충전소 운영에 참여 중에 있는 가스공사는 2030년까지 총 152개소의 수소충전소를 구축해 전국민이 어디서나 편리한 수소충전을 할 수 있는 인프라를 구축할 방침이다.

가스공사에 따르면 액화수소충전소 90기와 수소에너지네트워크(Hynet) 등 민간과 협업을 통해 60개소의 기체수소 충전소를 구축할 예정이며 김해 충전소와 대구 혁신도시 충전소 2개소는 직영으로 운영키로 했다.

지난해 가스공사는 현대로템 등 5개사와 융복합 수소충전소를 구축·운영하는 출자회사 ‘하이스테이션’ 설립을 위한 주주협약을 체결했다.

융복합 충전소는 수소·LNG·CNG·전기 등 다양한 차량용 연료를 충전할 수 있는 All-in-One 충전소로 가스공사는 이 협약으로 설립되는 합작법인을 통해 시내버스 차고지를 중심으로 하루 최대 72대의 수소버스를 충전할 수 있는 융복합 수소충전소 6곳을 구축할 예정이다.

융복합 수소충전소는 기체수소를 운송받아 공급하는 여타 충전소와는 달리 천연가스를 활용해 현장에서 수소를 직접 생산하는 충전소이기 때문에 많은 양의 수소가 필요한 수소버스, 수소트럭에도 경제적이고 안정적인 공급이 가능하다. 아울러 수소 뿐 만 아니라 천연가스 차종에도 연료를 공급할 수 있기 때문에 소비자 편의성을 제고하고 충전소의 수익성 개선에도 도움을 줄 것으로 기대되고 있다.

앞서 가스공사는 지난해 7월부터 경남 김해시 안동에 자사 최초로 제조식 수소충전소를 구축, 운영 중에 있다. 이 충전소는 김해시 관내 1호로 가스공사 부산경남지역본부 경내에 구축됐으며, 시간당 수소 승용차 10대 또는 수소 버스 2대를 충전할 수 있는 설비를 갖췄다.

또한 본사가 위치한 대구혁신도시에도 자체적으로 수소충전소(충전소 명:H2U, 국미니에게 수소를 언제 어디서나 편리하게 공급한다는 의미)를 구축해 올해 5월 운영을 개시했다. 특히 가스공사는 대구 혁신도시 충전소를 자사 대표 에너지 체험 공간으로 구축했다. 충전소 부지 내 28평 규모로 마련된 수소 홍보관에서 로봇 등 최신 기술을 활용해 수소 에너지에 대한 관람객의 이해도를 높이고 가스공사가 추진하는 수소사업을 실시간 홍보할 수 있는 ‘플래그십 스토어’로 운영하고 있다.