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산업융합 규제샌드박스 – 국내 최초 액화수소 플랜트·충전소
우리 정부는 실질적인 이산화탄소 배출량을 ‘0’으로 만드는
‘2050 탄소중립’을 국가 비전으로 선언하고
수소 공급 확대 등 탄소중립 시나리오를 수립하고 있습니다.
우리나라에 수소가 원활히 공급되어
사람들이 가솔린 내연기관 대신
수소와 산소를 반응시켜 얻은 전기를 이용해 모터를 구동하는
수소차를 타게 되면 이산화탄소 발생량을 줄일 수 있습니다.
그러나 친환경에너지인 기체수소는
부피가 커 압축 없이 수송할 경우
비용이 많이 든다고 합니다.
다행히도 기체수소를 냉각시켜 액화수소로 압축하면
부피가 800분의 1로 줄어듭니다.
액화수소는 기체수소에 비하여
저장과 운송이 쉽고 폭발 위험은 줄어들며,
시간당 충전 용량이 커진다는 장점이 있습니다.
기체수소의 운송비용을 줄이고
정부의 ‘2050 탄소중립’을 실현시키기 위해서
국내 액화수소의 생산·저장·운송·충전을 위한
벨류체인 전단계 운영이 필요합니다.
이에 국내 액화수소의 생산·저장·운송·충전을 위한 벨류체인을
조성하기 위해 린데수소에너지·효성하이드로젠과 SK E\u0026S·IGE, 하이창원은
액화수소 플랜트·충전소의 구축 및 운영과 운송에 관한
실증특례를 각각 신청하였습니다.
액화수소 플랜트·충전소에 대해 좀 더 자세히
알아보고 싶으시다면, 영상을 통해 확인해 보세요 🙂
신산업 창출의 원동력
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2023년 액체수소 시대 연다
미국 플러그파워의 액화수소플랜트. [월간수소경제 이종수 기자] 액체수소는 기체수소를 극저온상태(-253℃)로 냉각해 액화한 수소로, 천연가스(NG)를 …
Source: www.h2news.kr
Date Published: 2/2/2022
View: 9305
수소액화 플랜트 기술 개발 현황 및 방향 – Korea Science
이 글에서는 글로벌 수소산업 주도권 확보를 위해 핵심인프라 기술인 수소액화 플랜트 기술에 대해서 소개하고자. 한다. 환경문제가 인류의 생존문제로까지 부각되면서 …
Source: www.koreascience.or.kr
Date Published: 6/1/2021
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[특별기고] 액화수소 인프라 안전성 확보 위한 기술개발 R&D …
우리나라는 2020년 7월 수소경제위원회에서 액화수소 플랜트 및 액화수소 충전소 보급 계획을 발표하였으며, 민간기업에서는 산업통상자원부의 규제 …
Source: www.gasnews.com
Date Published: 11/18/2022
View: 1191
두산에너빌리티, 국내 최초 ‘액화수소 플랜트’에 인도 기술 도입
수소 청정에너지 실증사업의 일환으로 인도산 탱크를 활용한다. 24일 업계에 따르면 두산에너빌리티는 창원공장 안에 수소 액화플랜트를 건설하는데 인도 …
Source: www.theguru.co.kr
Date Published: 11/20/2022
View: 4088
수소에너지 – SK E&S
국내 유일하게 수도권에 위치한 수소 액화 플랜트로 주 수요처인 수도권으로의 경제적인 운송 및 공급이 가능할 것으로 기대합니다. 액화 수소 3만톤 공급. SK E&S는 SK …
Source: www.skens.com
Date Published: 4/5/2021
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[논문]수소액화 플랜트 기술 개발 현황 및 방향
이 글에서는 글로벌 수소산업 주도권 확보를 위해 핵심인프라 기술인 수소액화 플랜트 기술에 대해서 소개하고자 한다.
Source: scienceon.kisti.re.kr
Date Published: 9/14/2022
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국내 최초 창원 액화수소 플랜트 사업 속도…실증 특례 획득
액화수소 플랜트는 극저온인 영하 253까지 온도를 떨어뜨려 친환경 에너지인 수소를 액체 상태로 생산하는 설비다. 사업 자체가 국내에서 사실상 처음이다 …
Source: www.yna.co.kr
Date Published: 1/25/2021
View: 3105
세계 최대 액화수소 공급 첫발 내딛다 – 에너지신문
[에너지신문] 효성그룹과 린데그룹이 수소액화플랜트 기공식을 갖고 2023년까지 세계 최대규모 액화수소 공장을 건립, 연간 1만 3000톤규모의 액화 …Source: www.energy-news.co.kr
Date Published: 5/14/2022
View: 4569
“국내 수소 생태계 조성”…SK, 액화수소 플랜트 건설 등 … – 뉴시스
SK E&S는 인천시 서구 원창동 일대 SK인천석유화학단지 내 약 1.3만평 부지를 매입해 연 3만톤 규모 수소 액화플랜트를 2023년까지 완공한다는 방침이다.
Source: mobile.newsis.com
Date Published: 1/11/2021
View: 3932
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주제에 대한 기사 평가 액화 수소 플랜트
- Author: 산업융합 규제샌드박스
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- Date Published: 2021. 11. 18.
- Video Url link: https://www.youtube.com/watch?v=wm1N2KfE_6E
2023년 액체수소 시대 연다
[월간수소경제 이종수 기자] 액체수소는 기체수소를 극저온상태(-253℃)로 냉각해 액화한 수소로, 천연가스(NG)를 냉각(-162℃)해 액화한 LNG와 유사한 원리다. 액체수소는 수십 년 전부터 대형 우주로켓 발사체의 연료로 사용되어 왔다.액체수소는 고압의 기체수소와 달리 대기압에서 저장이 가능해 안전성(주민 수용성) 측면에서 장점이 있다. 또 수소 운송, 충전소 부지면적·사용량 등에서 기체수소 대비 경제성이 높아 버스·트럭·열차·선박 등의 대형 모빌리티 활용에 적합하다.
특히 수소 운송량이 기체수소보다 월등히 높다는 점에서 운송비용을 절감할 수 있어 향후 액체수소의 활용도가 높아질 것으로 보인다. 기체수소는 1회 운송에 300kg 정도인 반면 액체수소는 1회 3톤 이상 운송이 가능하다.
이미 일본과 미국에서는 액체수소충전소가 활발하게 운영되고 있다.
현재 국내는 기체수소가 공급되고 있지만 오는 2023년부터는 액체수소도 공급될 예정이다. 효성, SK, 두산 등의 주요 기업들이 버스・트럭 등 대형 수소 모빌리티의 본격 도입에 맞춰 2023년 액화수소플랜트를 준공할 예정이다.
정부, 액체수소 보급 정책 추진
정부도 수소의 대량 저장・공급을 위한 액체수소 보급 정책을 추진하고 있다.
지난 2019년 1월 발표한 ‘수소경제 활성화 로드맵’을 통해 액화수소 관련 핵심기술 국산화 개발을 지원키로 했다. 미국, 유럽, 일본 등은 수소액화플랜트를 상용 운영 중이지만 국내는 전무한 상태이다. 현재 한국기계연구원을 주관기관으로 액화플랜트 및 액화탱크 펌프, 밸브 등의 국산화 기술개발 과제를 진행 중이다.
정부는 지난 2020년 7월 1일 ‘제1차 수소경제위원회’에서 의결한 ‘수소산업 생태계 경쟁력 강화 방안’을 통해 액체수소충전소 구축계획을 밝혔다. 2023년 하반기부터 울산(연 1만3,000톤), 창원(연 1,650톤)에서 액체수소가 생산될 예정임에 따라 2025년까지 액체수소충전소 40기 구축을 추진한다는 계획이다. 충전소마다 최소 하루 1톤 이상 소비를 기준으로 40기(연 1만5,000톤)를 산정한 것이다.
그러나 SK가 인천에 연 3만 톤 규모의 액화수소플랜트를 짓기로 하면서 액체수소충전소는 더욱 늘어날 전망이다.
액체수소충전소가 제대로 작동하기 위해선 수소 사용 물량이 많은 수소 버스・트럭 보급이 활성화되어야 한다. 정부는 수소 버스・트럭 구매를 유도하기 위해 차량 구입비와 연료보조금을 지원할 계획이다. 이미 수소버스에 대해서는 차량 구입비와 연료보조금(시범)을 지원하고 있다. 올해부터 시범사업이 시작된 수소트럭도 구입비를 지원하기 시작했으며, 연료보조금은 시범사업 결과를 바탕으로 지급액을 산정할 예정이다.
CJ대한통운, 현대글로비스, 쿠팡로지스틱스가 수소트럭 시범사업에 참여해 10톤급 수소전기트럭을 활용한 화물 운송 서비스를 제공한다.
또한 정부는 지난 2021년 3월 2일 ‘제3차 수소경제위원회’에서 의결한 ‘수소경제 민간투자 계획 및 정부 지원 방안’을 통해 액체수소에 대한 지원 방안을 구체화했다.
관련 기업들은 정부에 대규모 액화수소 출하에 맞춘 규정·제도 마련, 저장·운송 인프라 설치, 상용차 적기출시 등 액화수소 생태계 조기구축을 위한 전주기 지원의 필요성을 건의했다.
이에 따라 정부는 액체수소가 적기에 공급될 수 있도록 액체수소 생산시설 및 충전소 관련 안전규정을 마련키로 했다. 아울러 2020년부터 규제자유특구를 통해 액화수소 저장·운송(강원), 액화수소드론(충남) 등의 실증을 지원하고 있다.
정부는 액화수소 생태계 구축을 위해 기업 투자의 실효성을 담보하고, 시너지 제고를 위해 대규모 프로젝트별 일괄 지원체계를 구축할 계획이다.
산업계와 공동으로 화석연료 차량의 단계적 수소전기차 전환 계획을 마련하고, 액화수소 출하 시점에 대형버스·물류트럭 등 상용차가 적기 공급되도록 중소·중견 부품업체의 R&D를 적극 지원한다는 것이다.
부생수소 활용도 지원키로 했다. 수소생산지원금, 탄소배출권할당량 조정 등 부생수소의 활용 촉진을 위한 인센티브 제도를 검토할 예정이다.
정부는 지난 2021년 11월 26일 발표한 ’제1차 수소경제 이행 기본계획‘을 통해 2030년까지 수소액화플랜트 구축을 확대하는 계획을 밝혔다.
민간 중심으로 LNG 인수기지 유휴부지, 규제 샌드박스 등을 활용해 액화플랜트를 조기 구축한다는 것이다. 2023년 인천(연 3만 톤), 울산(연 1만3,000톤), 창원(연 1,650톤) 외에도 평택에서는 2024년 연 1만 톤에서 2030년 2만 톤으로 확대하고, 통영에서는 2026년 연 1만 톤을 생산하는 계획이 추진되고 있다.
이에 따라 정부는 출하센터, 트레일러, 충전소 등 액체수소 유통과정의 전반을 지원하고, 기술확보를 통해 2030년부터 국내외 건설시장 진출을 지원할 계획이다.
현재 하루 0.5톤급 플랜트 기술 및 핵심 기자재 개발이 진행 중인 가운데 2024년부터 2029년까지는 하루 5톤급 액체수소 생산을 위한 LNG 냉열 활용 기술과 시스템 효율 11.4kWh/kg의 액화플랜트 개발・실증을 추진할 예정이다.
인천・울산・창원에 액화플랜트 2023년 준공
2023년 액체수소 시대를 열기 위한 기업들의 움직임이 빨라지고 있다.
효성은 액화수소플랜트 구축을 위해 독일 린데와 손을 잡았다. 효성과 린데코리아는 지난 2021년 6월 21일 울산시 용연동에서 액화수소공장 기공식을 개최했다.
효성과 린데의 생산 합작법인인 린데수소에너지는 효성화학의 용연공장 부지에 연산 1만3,000톤 규모의 액화수소공장을 건설·운영할 예정이다. 판매 합작법인인 효성하이드로젠은 액체수소충전소 설치·운영과 액체수소 제품의 운송·유통 사업을 전담한다.
이날 기공식에서는 효성–린데 공동의 수소 사업 비전 선포식과 울산광역시-효성-린데 간 울산광역시 수소경제 발전을 위한 업무협약 체결도 이뤄졌다.
효성과 린데는 비전 선포식에서 약 3,000억 원의 공동 투자로 액화수소 기반을 구축하고, 이를 바탕으로 수소생산 및 수소에너지 선도기업으로 도약한다는 의지를 밝혔다.
울산시, 효성, 린데는 업무협약에서 최적의 대용량 수소충전소를 구축하고, 추진 중인 액화시설을 중장기적으로 연 3만9,000톤으로 확대하고, 관련 설비 국산화와 청정수소 생산 확대에도 노력하기로 했다.
두산중공업과 창원산업진흥원의 합자회사인 하이창원은 2021년 7월 28일 착공식을 열고 두산중공업 창원공장 부지에 연간 1,650톤 규모의 액화수소플랜트를 건설 중이다.
이번 사업에 국비가 지원된다는 점이 특징이다. 창원시는 액화수소 핵심기술 국산화를 추진하기 위해 2019년 1월에 ‘수소액화 저장장치 개발 및 실증사업’을 산업부에 제안했고, 2020년 3월에 산업부의 ‘산업단지환경개선(스마트산단) 펀드사업 주관사업자’로 선정되어 국비 170억 원을 지원받게 됐다.
창원시는 그간 창원국가산단 관리기본계획 변경 승인, 창원국가산단 구조고도화계획 변경 승인, 지방재정 중앙투자사업 심사 승인 등으로 하이창원의 액화수소플랜트 구축을 위한 다양한 행정적 지원을 해왔다.
창원시는 액체수소 공급을 위해 2022년 말까지 창원지역 버스・화물 공영주차장 등에 액체수소충전소를 구축할 예정이다.
또한 창원시는 액체수소 생산 시 발생하는 이산화탄소를 처리하기 위해 액화수소플랜트 설치기업인 두산중공업, 운영기관인 하이창원과의 논의를 통해 이산화탄소 포집・활용(CCU) 설비를 구축하기로 하고 지난해 12월 업무협약을 체결했다.
이번 CCU 설비 구축사업은 창원 액화수소플랜트에서 하루 5톤의 액체수소 생산 시 발생하는 이산화탄소 48톤을 포집·활용하는 설비를 구축하는 100억 원 규모의 사업으로, 산업부의 ‘지역에너지신산업활성화 사업’ 공모를 통해 추진될 예정이다.
CCU 설비 제작에는 창원지역 주요 기업체가 다수 참여해 압력용기, 열교환기, 펌프, 블로워, 배관 및 밸브류 등 핵심 설비 대부분을 국산화하게 된다.
SK는 2021년 3월 2일 SK인천석유화학에서 개최된 ‘제3차 수소경제위원회’에서 국내 수소 생태계 조성 전략과 액화수소플랜트 구축계획을 밝혔다.
SK그룹의 수소사업 추진회사인 SK E&S는 1단계로 2023년까지 인천시의 ‘바이오·부생 수소 생산 클러스터 구축 사업’과 연계해 약 5,000억 원을 투자해 세계 최대 규모인 액화수소 연 3만 톤을 공급하고, 2단계로 2025년까지 이산화탄소를 제거한 청정수소 연 25만 톤을 보령LNG터미널 인근 지역에서 추가로 생산함으로써 글로벌 1위의 친환경 수소 기업을 달성한다는 계획이다.
SK E&S는 인천시 서구 원창동 일대 SK인천석유화학단지 내 약 1만3,000평의 부지를 매입해 연 3만 톤 규모의 수소액화플랜트를 2023년까지 완공한다는 계획이다. 이 설비가 완공되면 SK인천석유화학으로부터 공급받은 부생수소를 고순도로 정제하고 액체 형태로 가공한 뒤 수도권에 공급하게 된다.
또한 보령에서 생산하는 청정수소 연 25만 톤 중 5만 톤을 액체수소로 생산할 예정이다.
SK E&S는 2025년까지 전국에 수소충전소 100여 개를 구축해 연간 8만 톤(인천 3만 톤, 보령 5만 톤) 규모의 액체수소를 공급한다는 계획이다.
SK E&S가 미국 수소 기업 플러그파워와 아시아 수소사업 공동 추진을 위해 설립할 예정인 합작법인이 액체수소 유통을 담당하게 된다. SK E&S는 지난 2021년 10월 6일 합작법인 설립 주주 간 계약을 체결했다. SK E&S가 51%, 플러그파워가 49%의 지분을 각각 보유하게 된다.
플러그파워는 이미 미국 전역에 120개소의 액체수소충전소를 운영 중이며, 액체수소 탱크로리를 이용한 유통 노하우도 축적하고 있다. SK E&S는 합작법인을 통해 태동 단계인 국내 액체수소 유통 시장을 안정적으로 확대해 나간다는 계획이다.
액화수소 실증특례 승인
이러한 기업들이 구축하는 액화수소플랜트가 상용화되기 위해서는 관련 기준이 필요하다.
산업통상자원부는 2021년 9월 15일 ‘2021년도 제4차 산업융합 규제특례심의위원회’를 개최하고, ‘액화수소 플랜트·충전소 구축’에 대한 실증특례를 승인했다.
린데수소에너지·효성하이드로젠, SK E&S·IGE, 하이창원은 액화수소 플랜트·충전소 구축·운영, 액체수소 운송 등을 위해 실증특례를 각각 신청했다. 하이창원은 액화수소 플랜트 구축과 액체수소 운송만 실증을 진행한다.
고압가스 안전관리법상 액화수소 플랜트의 주요 설비, 수송 트레일러 용기, 충전소의 기술·안전기준 등이 부재한 상황이다. 이에 따라 해외에서 액화수소 설비는 이미 상용화되었지만 국내에서 구축하기에는 어려움이 있었다.
규제특례심의위는 액체수소가 기체수소 대비 대기압 수준의 저압으로 저장·운송되므로 폭발 위험성이 낮고, 적은 부피에 많은 수소를 저장할 수 있어 효율적인 운송이 가능하다는 점 등 액체수소의 장점을 고려해 실증특례를 승인했다.
다만 안전사고 발생에 대비하기 위해 산업부가 제시한 액화수소 플랜트·운송·충전소 안전기준 준수 등 조건부로 승인했다.
정부는 이번 실증을 통해 국내 최초로 액화수소 설비가 구축되어 우리 경제가 본격적인 수소경제로 진입하는 초석이 되는 한편 플랜트 구축 등을 위해 울산·인천·창원에 최소 1조 원 규모 이상의 투자가 진행되어 지역경제 활성화와 일자리 창출에도 기여할 것으로 기대하고 있다.
[특별기고] 액화수소 인프라 안전성 확보 위한 기술개발 R&D 지원 확대전 세계는 액화수소 상용화 기술확보 위한 기술경쟁 한창
상용급 액화수소 플랜트 전 세계서 62개소 운영
대형 트럭, 선박 활용 위해 액화수소 기술 개발 필수
미국, 독일 등 글로벌 기업 기술선점 우려
전 세계적으로 액화수소 생산시설은 2021년 기준 상용급 액화수소 플랜트 62개소가 설치 운영 중에 있으며, 미국(Air Products, Praxair), 독일(Linde), 프랑스(Air Liquide) 글로벌기업들이 상용화 기술 확보를 통해 세계시장을 선점하고 있는 실정이다.
반면, 국내에서는 아직까지 액화수소충전소 구축 및 운영 사례는 존재하지 않은 상태이다.
액화수소 플랜트 및 충전소의 핵심부품은 극저온 액화수소(-253℃ 이하)를 상압(2~5bar) 조건으로 저장하는 탱크와 상압의 액화수소를 고압(900bar 이상)으로 올려 주는 펌프, 액화수소를 기체수소로 전환해 주는 기화기(전기식, 대기식 등), 액화수소 공급 및 조절을 하는 밸브(자동/수동/체크), 가스누출 등 위험상황 발생시 가스공급을 중단하는 긴급차단장치, 수소가스 이상압력 및 BOG로 인한 압력 상승 발생시 가스를 방출하는 안전밸브 등으로 구성되어 있다.
글로벌 기업 액화수소 생산시설 현황
우리나라는 2020년 7월 수소경제위원회에서 액화수소 플랜트 및 액화수소 충전소 보급 계획을 발표하였으며, 민간기업에서는 산업통상자원부의 규제샌드박스 승인을 받고 2022년부터 2025년까지 액화수소 플랜트 및 액화수소 충전소 구축을 추진하고 있다.
액화수소 충전 개념
액화수소는 비점이 –253℃인 극초저온가스로 대기상태에서 지속적인 증발(기화)이 발생하며, 기화될 경우 약 800배의 부피팽창이 일어나 누출시 화재폭발 위험성이 존재하므로 액화수소 설비 및 핵심부품 등에 대한 안전성 확보가 매우 중요하다. 이에따라 미국 등 주요국은 액화수소 특수성을 고려하여 핵심부품과 시설의 성능평가 실증시험을 통해 별도의 안전기준을 개발하고 제도화하여 운영 중에 있다.
2025년까지 정부출연금 총 638억원 지원
국내의 경우 액화수소 플랜트/충전소 및 핵심부품 기술개발을 통한 상용화한 사례가 없고, 액화수소 핵심부품 및 안전기술 개발 경험이 부족한 상태이며, 국제 기준에 부합하는 한국형 안전기준도 전무한 상태로 정부의 연구개발 지원을 통한 안전기준 개발과 제도화가 시급한 실정이었다. 이에따라 산업통상자원부에서는 한국가스안전공사, 해외 글로벌기업, 국내 투자기업 등이 참여하는 액화수소 실증기준 개발 T/F를 구성하고 액화수소 전문가 자문위원회 및 워킹그룹 회의를 통해 액화수소 안전기준(실증기준) 27개를 마련였으며, 액화수소 핵심부품 및 시설의 안전성을 검증하기 위한 안전기술 개발과 실증시험을 통해 안전기준(KGS-Code)을 보완하여 제도화할 예정이다.
수소경제 활성화 로드맵 및 수소경제 이행계획과 연계한 수소 버스·트럭·선박 등 대용량 사용처에 안정적으로 수소를 공급하고 핵심부품의 국산화 개발 지원과 안전성 검증을 통한 국제 기준에 부합하는 한국형 안전기준 개발을 속도감 있게 추진하기 위하여 산업통상자원부와 한국에너지기술평가원에서는 2020년부터 2025년까지 총 7개 과제에 대해 정부출연금 총 638억원을 지원할 계획이다.
연구과제별 기술개발 주요내용을 살펴보면 첫번째 액화수소 충전소용 저장탱크 및 수소공급시스템 개발 과제는 BOG 1.5%/day 성능을 갖춘 1Ton급 액화수소 저장탱크 및 충전·공급 기술개발/실증, 광역 수소버스용 연료전지시스템 내구성 확보 기술개발/실증, 기존 고압 기체수소 저장 수소충전소 전환기술 개발, 액화수소 저장탱크를 적용한 기체수소 가압방식의 수소충전소 구축 및 실증을 하는 것이다.
두번째 액체수소 운송을 위한 용량 3,000kg 액체수소 탱크트레일러 개발 및 실증 과제는 액화수소 이송용 탱크트레일러 및 관련 기자재 제작 국산화 기술개발, 액화수소 탱크트레일러 성능시험 평가 및 안전기준을 개발하는 것이다.
세번째 액화수소 충전소용 100kg/h, 90MPa급 극저온 왕복동 펌프 개발 과제는 극저온 펌프 Priming 온도 Cool-down time 최소화 및 순흡입양정(NPSH) 상승을 위한 펌프 인입부 설계기술 개발, 액화수소 고압펌프 구동을 위한 방폭형 유압식 Warm-end 설계/제작기술 개발, 액화수소 고압펌프 고성능 단열 설계 및 제작기술 개발, 고압 액화수소 펌프 실증 및 인증 기준을 개발하는 것이다.
네번째 액화수소 저장탱크/압력용기류의 진공단열 성능평가 기술/안전기준 개발 과제는 해외 저장탱크/용기/탱크로리 진공·단열 성능평가 안전기준 분석 및 시험방법론 개발, 저장탱크/용기/탱크로리 진공·단열 성능평가 기술 및 시험장치·공급설비 설계/제작 기술 개발, 액화수소 저장탱크/용기/탱크로리 진공·단열 성능평가 기술 환경시험 및 안전기준을 개발하여 제도화하는 것이다.
다섯번째 액화수소 핵심부품 성능검사 기술/안전기준 개발 과제는 극저온 액화수소 핵심부품 해외기준 조사 분석 및 유동해석 분석, 극저온 액화수소 환경시험 기반 핵심부품별 시뮬레이션 성능검증 해석기법 개발, 액화수소 핵심부품 안전 성능검사 환경시험 장치·설비 설계/제작 기술개발, 액화수소 핵심부품 성능검사 기술 환경시험 및 안전기준을 개발하여 제도화하는 것이다.
여섯번째 수소충전소 설계 및 운전 안전성 검증 사전 진단프로그램 개발 과제는 수소 충전소 시스템 분석을 통한 위험 요인 및 취약성 요소 도출, 수소충전소 설계/운전 안전성 검증 진단 시뮬레이션 개발, 수소충전소 운영 최적화 지원 공정 해석 프로그램 개발, 안전성 진단 및 공정해석 프로그램 성능검증 및 가이드라인을 개발하는 것이다.
일곱번째 액화수소 충전소 구축 연계 안전성 평가기술/안전기준 개발 과제는 해외 액화수소 충전소 안전기준 분석 및 공정시스템 설계 요구(안) 도출, 1,000Kg/Day 이상 액화수소 충전소 설계 및 구축, 실시간 시뮬레이션 기반 안전성/신뢰성 추정 기술 개발, 대용량 액화수소 충전소 운전·실증/안전성 평가 기술 및 안전기준을 개발하여 제도화하는 것이다.
한국형 안전기준 제정 통해 기업경쟁력 강화
국내에 액화수소 플랜트 및 액화수소 충전소 인프라 구축 기반이 조성되면 수소 버스·트럭·선박 등 대용량 사용처에 안정적인 수소공급체계를 구축할 수 있고, 액화수소 충전소는 기체수소 대비 낮은 공급·저장 압력(200∼900bar → 2bar)으로 안전성을 확보할 수 있으며, 기체수소 충전소의 동일용량 대비 설치비용을 45% 절감할 수 있을뿐만 아니라 수소를 10배(기체수소 300Kg→ 액화수소 3,000Kg) 이상 저장·운송이 가능하여 운송비용을 대폭 절감할 수 있을 것이다.
아울러, 액화수소 충전소 구축·운영시스템의 안전성을 확보함으로써 국민 불안감을 해소하고 국민 수용성 제고를 통해 수소 모빌리티 보급 확산을 촉진할 것이며, 국제 기준에 부합하는 한국형 안전기준 제도화로 글로벌기업의 국내 액화수소 시장 독과점을 방지하고 국내 기업의 경쟁력 강화를 통한 액화수소 산업 활성화에 기여할 것으로 예상하고 있다.
두산에너빌리티, 국내 최초 ‘액화수소 플랜트’에 인도 기술 도입
[더구루=길소연 기자] 두산에너빌리티가 건설하는 국내 최초 수소 액화플랜트에 인도 기술을 도입한다. 수소 청정에너지 실증사업의 일환으로 인도산 탱크를 활용한다.24일 업계에 따르면 두산에너빌리티는 창원공장 안에 수소 액화플랜트를 건설하는데 인도 다국적 기업 이녹스바(INOXCV)의 액체 수소 탱크를 설치한다.
인도에서 완전히 설계, 엔지니어링, 제조된 238㎥ 용량의 탱크는 이미 한국으로 이동 중이다. 두산에너빌리티는 인도산 수소 탱크로 청정 에너지 실증 프로젝트에 활용할 예정이다.
인도 이녹스바는 극저온 탱크 및 용기 제조업체다. 전 세계적으로 매우 까다로운 진공 단열 극저온 장비 분야에서 글로벌 시장 리더로서의 권위를 인정받고 있다.
극저온 가치 사슬 전반에 걸쳐 가장 광범위한 제품과 서비스를 제공하는 이녹스바는 산업용 가스, LNG, 석유·가스와 극저온 과학 산업 전반에 걸쳐 고객 기반에 훨씬 더 높은 가치를 추가한다.
두산에너빌리티는 2020년부터 국내 최초 액화수소 플랜트 구축사업을 시작했다. 현재 각종 설비 제작·플랜트 구축 현장 공사가 활발히 진행되고 있다.
국내에서 추진되는 액화수소 생산은 기존 도시가스를 개질하여 생산된 기체수소를 영하 250℃ 극저온에서 액화하는 과정을 통해 이뤄지고 있다. 액화수소는 기체수소에 비해 부피가 800분의 1로 줄어들어 저장과 운송이 쉽다. 또한 수소충전소의 저장탱크 크기가 작아져 충전소 건설 부지를 줄여주는 등 운영비를 절감시켜주는 장점이 있다.
액화수소 생산 시 발생되는 이산화탄소 배출·개선위해 이산화탄소 전량을 포집해 활용할 수 있는 고효율 이산화탄소 포집·활용(CCUS) 기술을 적용한다.
두산에너빌리티는 수소액화플랜트 설계부터 시공까지 맡아 건설하고 20년 동안 시설을 유지하고 보수한다. 수소액화플랜트는 2023년 준공 예정이다. 액화 수소를 하루 0.5t까지 생산해 2023년부터 전국 버스, 트럭, 트램 등 수소충전소에 공급된다.
수소에너지의 생산, 유통, 소비에 이르는
수소 밸류체인 인프라를 구축해 가고 있습니다.
수소에너지의 생산, 유통, 활용에 이르는 수소 벨류체인을 설명하는 그림입니다. 수소플랜트(수소 생산)에서 생산한 기체 수소를 파이프라인(수소 유통)을 통해 운송하여 산업체로 전달합니다. 또한 수소플랜트(수소 생산)에서 생산한 기체 상태의 수소를 수소액화플랜트(수소 생산)에서 액체 상태로 전환합니다. 이 액화수소를 탱크로리(수소 유통)로 운송하여 수소충전소에서 액화수소를 판매합니다.
[논문]수소액화 플랜트 기술 개발 현황 및 방향
수소를 액화하는 기술은 크게 수소의 온도를 액체온도인 -252.8 ℃까지 냉각하는 기술, ortho 수소(o-H2)를 para 수소(p-H2)로 변환하는 기술, 수소를 정제하는 기술로 크게 구분할 수 있다. 2원자 분자인 수소는 o-H2와 p-H2 수소로 구분되며, 수소분자의 두 원자의 스핀이 같은 방향이면 o-H2, 반대방향이면 p-H2 수소로 구분된다.
크게 수소의 온도를 액체온도인 -252.8 ℃까지 냉각하는 기술, ortho 수소(o-H2)를 para 수소(p-H2)로 변환하는 기술, 수소를 정제하는 기술로 크게 구분할 수 있다.
액체수소(LH2)의 특징은 무엇인가?
국내 최초 창원 액화수소 플랜트 사업 속도…실증 특례 획득
내년 12월 액화수소 하루 5t 생산 목표
액화수소 플랜트 [창원시 제공. 재판매 및 DB 금지]
(창원=연합뉴스) 이정훈 기자 = 경남 창원시에 전국 최초로 만들어지는 액화수소 플랜트 사업이 속도를 낼 것으로 보인다.
창원시는 산업자원부가 15일 산업융합 규제특례심의위원회를 열어 액화수소 플랜트 구축사업 실증특례를 승인했다고 밝혔다.
액화수소 플랜트는 극저온인 영하 253까지 온도를 떨어뜨려 친환경 에너지인 수소를 액체 상태로 생산하는 설비다.
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사업 자체가 국내에서 사실상 처음이다.
따라서 액화수소 플랜트 구축에 필요한 설비, 액화수소 운송에 필요한 수송 트레일러 용기 등에 대한 기술검사, 안전기준이 그동안 없었다.
이번 산업자원부 결정으로 액화수소 플랜트 사업을 하는 특수목적법인인 ‘하이창원’은 실증특례 기준을 바탕으로 자체 안전기준을 마련 후 액화수소 플랜트 사업을 시행할 발판을 마련했다.
우리나라는 현재 기체 상태 수소를 고압 탱크에 저장해 유통한다.
그러나 수소를 액체로 바꾸면 부피가 800분의 1로 줄어들어 보관, 운송이 편리하다.
두산중공업과 창원산업진흥원이 공동으로 출자한 ‘하이창원’은 두산중공업 창원공장 빈 부지에 천연가스 개질 방식으로 하루 액화수소 5t을 생산하는 액화수소 플랜트를 짓고 있다.
공사가 순조로우면 2022년 12월께부터 전국 최초로 액화수소를 지역사회에 공급한다.
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세계 최대 액화수소 공급 첫발 내딛다
효성-린데 합작 수소액화플랜트 기공식…수소인프라 구축 가속
액화수소 대규모 프로젝트 성공할 수 있도록 적극 지원할 것
박진규 차관, 울산 동북아 에너지허브 현장 방문…직원 격려
[에너지신문] 효성그룹과 린데그룹이 수소액화플랜트 기공식을 갖고 2023년까지 세계 최대규모 액화수소 공장을 건립, 연간 1만 3000톤규모의 액화수소를 생산한다는 포부를 밝혔다.이는 수소차 10만대에 사용 가능한 물량으로 단일 설비로는 세계 최대규모다. 이를 통해 양사는 액화수소의 생산, 운송 및 충전시설 설치와 운영을 망라하는 ‘수소인프라 구축’을 통해 밸류체인을 완성한다는 계획이다.
박진규 차관은 “2050년 탄소중립 목표 달성을 위해서는 청정수소 기반의 수소경제 전환이 필수 불가결하며, 민간의 선제적 대규모 인프라 투자가 큰 도움이 될 것”이라며 “정부도 과감한 규제 개선, 수소 전문기업 집중 육성 등을 통해 국내 수소산업 생태계의 저변 확대에 지원을 아끼지 않겠다”고 의지를 밝혔다.
▲ 21일 울산 효성화학 용연공장 부지에서 진행된 “효성-린데 수소 사업 비전 선포 및 액화수소플랜트 기공식” 중 기공식 터치 버튼 세러모니를 하고 있는 모습.
수소액화 신설 공장에서는 효성화학 용연공장에서 생산되는 부생수소에 린데그룹이 보유한 수소액화 기술 및 설비를 적용해 액화수소를 생산하게 된다.
액화수소는 고압의 기체수소와 달리 대기압에서 저장이 가능해 안전성 측면에서 장점이 있고며, 기체수소 대비 부피가 약 1/800로 대량 운송에 강점이 있다.
또한 액화수소충전소는 운송, 부지면적‧사용량 등에서 기체수소 대비 경제적인 강점이 커 버스‧트럭‧열차‧선박 등 수소 사용이 많은 대형 모빌리티 활용에 적합하다.
효성-린데社의 수소액화플랜트는 지난 3월 개최된 제3차 수소경제위원회에서 수소경제 全 주기에 걸친 총 43조원 규모의 민간투자 계획과 정부의 지원방안을 통해 논의된 바 있다.
특히, 이번 사업은 수소저장‧운송 분야에서 대규모의 수소를 경제적으로 공급할 수 있는 액화수소 관련 인프라 투자계획이 구체화되는 첫걸음으로서 의미가 크다고 할 수 있다.
정부는 민간 부문의 액화수소 관련 대규모 투자 프로젝트가 성공적으로 진행될 수 있도록 적극 지원한다는 계획이다.
올해 안에 액화수소플랜트 관련 안전 규정을 조기 마련하고, 규제자유특구를 통한 실증, 수소 상용차 중소‧중견업체에 R&D 지원 등 액화수소 생태계 구축사업도 지속 추진할 방침이다.
양사는 이날 행사에서 공동의 수소사업 비전 선포식과 울산광역시-효성-린데 간 울산광역시 수소경제 발전을 위한 업무협약도 체결했다.
양사는 약 3000억원의 공동 투자로 액화수소인프라를 구축하고, 이를 바탕으로 수소생산 및 수소에너지 선도기업으로 도약한다는 뜻도 밝혔다.
▲ 세계 최대규모 액화수소플랜트가 세워질 효성 울산 용연공장 전경.
또한 업계와 동반해 최적의 대용량 수소충전소를 구축하고, 추진 중인 액화플랜트의 확대(중장기적으로 연간 3만 9000톤 생산하고, 이와 관련 설비 국산화, 그린수소 생산 확대에도 힘쓰겠다고 밝혔다.
한편, 박진규 산업부 차관은 이날 울산 북항 동북아 에너지허브사업 건설현장을 찾아 현장 임·직원들을 격려했다.
울산 북항 사업은 기존 석유제품 외에 LNG 등을 포함하는 유종 다변화 전략 마련 등을 통해예비타당성 조사를 통과(‘19.10월)하고 지난해 7월 착공한 사업으로, 현재 8960억원을 투자해 2024년 6월 준공 목표로 건설 중이다.
저장시설 규모는 석유제품 170만B(12기), LNG 270만B(2기)이며, 향후 수요 확보에 따라 단계적으로 저장시설 증설을 추진할 계획이다.
이번 사업은 국가 에너지 안보차원에서 국제 석유, 가스 수급위기 등에 대비에 기여하는 점에서 의미가 크며, 향후 상업 운영(‘24.7월) 이후에는 울산지역 등 연관산업의 생산·고용 증대 등 경제적 파급효과도 클 것으로 기대하고 있다.
한국개발연구원 발표에 따르면, 울산 북항사업 경제적 파급효과는 약 1조 4000억원의 총생산유발효과를 달성할 것으로 전망했고, 이중 울산 지역이 8300억원을 기록할 것으로 예측했다.또한 전국 약 9600명(울산 7200명)의 고용효과를 볼 것으로 전망했다.
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“국내 수소 생태계 조성”…SK, 액화수소 플랜트 건설 등 5년간 18조 투자
3차 수소경제위원회서 ‘SK 수소 사업 계획’ 청사진 발표
SK, 2025년까지 수소 생태계 구축 18.5조 투자…고용창출효과 20.9만명
2023년 세계 최대 액화수소 플랜트 완공, 2025년 28만톤 친환경 수소 공급
[서울=뉴시스] 플러그파워 수소 액화 탱크 (제공=SK) [서울=뉴시스] 최희정 기자 = SK가 향후 5년간 약 18조원을 투자해 국내 수소 생태계 조성에 본격적으로 나선다.SK는 2일 SK인천석유화학에서 개최된 국무총리 주재 제3차 수소경제위원회에서 이 같은 내용의 국내 수소 생태계 구축 계획을 발표하고 본격적인 사업 실행에 착수했다.
SK는 국내 수소 사업 인프라 투자, 글로벌 기업과의 파트너십 등을 통해 수소 생산-유통-소비에 이르는 밸류체인에서 글로벌 1위 수소기업으로 도약한다는 목표다.
이날 행사에는 수소경제위원회 위원장인 정세균 국무총리와 성윤모 산업통상자원부 장관, 한정애 환경부 장관, 박남춘 인천시장, 이재현 인천시 서구청장 등 정부·지자체 인사와 함께 SK그룹 측에서는 최태원 SK그룹 회장, 장동현 SK㈜ 사장, 추형욱 SK E&S 사장 겸 SK수소사업추진단장, 최윤석 SK 인천석유화학 사장 등이 참석했다. 현대차그룹 측은 정의선 현대차그룹회장, 공영운 현대차 사장, 장재훈 현대차 사장, 조성환 현대모비스 사장, 김세훈 현대차 부사장 등이 참석했다. 참석 인사들은 SK의 수소 생태계 구축 전략을 듣고 액화수소 생산기지가 들어설 SK인천석유화학 내 부지를 둘러봤다.
SK의 국내 수소 생태계 조성 전략은 크게 2단계로 진행된다. SK는 1단계로 2023년까지 인천시의 ‘바이오·부생 수소 생산 클러스터 구축 사업’과 연계해 부생수소 기반으로 세계 최대 규모인 액화 수소 3만톤을 공급한다.
부생수소는 석유·화학 공장 등 생산시설에서 생산 공정 중 부가적으로 생산되는 친환경 수소를 뜻한다. 2단계로 2025년까지 이산화탄소를 제거한 청정수소 25만톤을 보령LNG터미널 인근지역에서 추가로 생산함으로써 글로벌 1위의 친환경 수소 기업을 달성한다는 계획이다.
1단계로 생산하는 액화수소 3만톤은 수소 승용차인 넥쏘 7만5천대가 동시에 지구 한바퀴(약 4만6520㎞)를 도는 데 필요한 양으로, 나무 1200만 그루를 심는 것과 동일한 탄소저감 효과로 수도권 대기질 개선 등 환경적 측면에 크게 기여할 것으로 보인다.
2단계 25만톤을 추가 생산하게 되면, SK는 국내에서 연간 총 28만톤의 친환경 수소를 생산·공급하고 이러한 사업 경험과 역량을 활용해 중국·베트남 등 아시아 수소사업을 본격 추진한다.
SK는 국내 수소 생태계를 구축하는 과정에서 건설, 조선, 자동차 제조업 분야는 물론, 연료전지, 수소 생산 분야에서도 일자리를 창출함으로써 인천 지역을 포함해 총 20.9만명 고용유발 효과와 사회·경제적 편익 34.1조원을 창출할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
◇수소 생산-유통-판매 등 밸류체인 구축에 총 18.5조 투자
SK그룹의 수소사업 추진회사인 SK E&S는 1단계 목표인 액화수소 3만톤 생산체제 달성을 위해 약 5000억원을 투자해 액화수소 생산기지를 건설한다. SK E&S는 인천시 서구 원창동 일대 SK인천석유화학단지 내 약 1.3만평 부지를 매입해 연 3만톤 규모 수소 액화플랜트를 2023년까지 완공한다는 방침이다.
이 설비가 완공되면 SK인천석유화학으로부터 공급받은 부생수소를 고순도로 정제하고 액체 형태로 가공한 뒤 수도권에 공급하게 된다.
1단계 사업은 인천시 수소 클러스터 구축 사업의 한 축이라는 점에서도 의미가 크다. 수소 관련 신사업 발굴, 고부가가치 창출, 신규 고용 유발, 인구유입 효과 등 인천지역 경제에도 큰 보탬이 될 전망이다. 인천국제공항, 인천항, 산업단지의 수소 인프라 확충에도 중요한 기반이 될 것으로 기대된다.
또한 SK E&S는 2025년까지 약 5.3조원을 투자해 천연가스(LNG)로부터 친환경 수소를 생산하는 세계 최대 청정 수소 생산기지를 완공하고 연간 25만톤 규모의 이산화탄소를 제거한 청정수소를 생산, 공급한다는 목표다. 이산화탄소 포집·처리기술을 활용해 연간 25만톤 규모 청정 수소를 단일 생산기지에서 생산하는 계획은 SK E&S가 추진 중인 청정 수소 생산 계획이 현재까지 유일하다.
[서울=뉴시스] 이영환 기자 = 정세균 국무총리와 업무협약식 참석자들이 15일 서울 종로구 정부서울청사에서 열린 제2차 수소경제위원회에 앞서 상용차용 수소충전소 구축 특수목적법인설립 업무협약식을 마친 후 기념촬영을 하고 있다.(공동취재사진) 2020.10.15. [email protected]◇수소 충전소 및 연료전지발전소 건설 등 대규모 투자
SK는 액화 수소 공급과 더불어 친환경 수소의 유통 체계를 갖춰 나가는데 적극적인 투자를 진행할 예정이다.
SK는 2025년까지 전국에 수소충전소 100곳을 운영해 연간 8만톤 규모 액화수소를 공급하고, 약 400메가와트(MW)규모 연료전지발전소를 건설해 연간 20만톤의 수소를 전용 파이프라인을 통해 공급한다는 계획이다.
이의 일환으로 SK는 서울시와도 액화 수소 충전소 구축, 수소 차량 도입 확산, 수소 체험관 건립 등 수소경제활성화를 위한 다양한 분야의 협력 방안을 논의하고 있다.
이날 수소경제위원회에 참석한 최태원 회장은 “수소는 기후에 영향을 받지 않고 생산에 소요되는 부지 면적이 작아 국내 환경에 적합한 친환경 에너지”라며 “SK가 대한민국 수소 생태계 조성에 앞장섬으로써 2050 탄소중립 실현을 위한 기업의 책임을 다하겠다”고 말했다.
한편, 최근 전기차용 배터리 사업에서 협력관계를 강화하고 있는 SK와 현대차그룹 주요 경영진이 한자리에서 만나면서 이들 두 그룹이 미래 성장동력 사업으로 박차를 가하고 있는 수소사업 파트너십에 대한 기대감도 커지고 있다는 평가다.
두 그룹 경영진은 이날 수소경제위원회에 앞서 간담회를 갖고 수소 충전 인프라 구축 협력 및 국내 기업 간 수소 사업 협력 CEO 협의체인 ‘한국판 수소위원회(K-Hydrogen Council)’ 설립을 상반기에 추진하는 등 구체적 협력 방안을 논의했다.
간담회 이후 양사는 인천광역시, 인천서구청과 인천광역시 수소사업 기반 구축을 위한 업무협약을 체결했다. SK를 비롯한 협약 당사자들은 인천 지역 내 수소와 관련된 다양한 비즈니스 모델을 발굴하고 지원하는 등 수소경제 확대를 위해 적극 협력할 예정이다.
SK 관계자는 “SK가 대규모 수소 인프라 등 민간투자 확대 및 글로벌 핵심기술 확보를 통해 국내 수소경제 로드맵 목표 달성을 지원할 것”이라며 “ESG(환경·사회·지배구조) 핵심 영역이자 꿈의 에너지로 평가받는 수소 시장에서 글로벌 리더십 확보를 위해 다양한 파트너들과의 협력을 기반으로 탄탄한 사업구조를 구축해 나가겠다”고 말했다.
한편, SK는 최근 최대주주 지위를 확보한 미국 수소 시장 선도기업인 플러그파워와 합작법인 설립을 통해 인천 액화수소 사업 등 국내 수소 경제 생태계 구축에 플러그 파워의 기술과 사업경험을 적극 활용하고 아시아 수소시장 공동진출을 위한 협력관계도 구체화해 나갈 예정이다. SK는 지난 1월말 주식 추가 매수 옵션을 실행해 총 1조8500억원(16억 달러)를 투자, 지분 약 10%를 확보한 바 있다.
◎공감언론 뉴시스 [email protected]
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