[다가오는 수소경제]효성, 생산부터 저장용기까지 수소밸류체인 완성

12월 1만3000t 수소액화공장 가동
린데그룹과 액화수소충전소 손잡아
연료탱크 라이너·탄소섬유도 생산

조현준 효성 그룹 회장이 '탄소중립 대한민국 건설'이라는 목표를 담은 수소 사업 비전을 밝힌 지 2년 만에 효성그룹은 수소 밸류체인을 완성했다. 액화수소를 생산하는 것에서부터 수소충전소와 저장 용기까지 중화학 소재 분야를 망라한 사업군을 갖췄다.

2021년 6월 울산 용연공장에서 열린 수소액화공장 기공식에서 조 회장은 "수소에너지는 인류의 미래를 바꿀 에너지 혁명의 근간으로, 지속 투자를 통해 수소에너지로 패러다임 전환을 이끌어 나가겠다"는 수소 사업 비전을 제시했다. 이 수소액화공장은 올 12월 가동을 앞두고 있다.

조현준 효성 회장(오른쪽)이 2022년 1월24일 전남 무안 전남도청에서 김영록 전남도지사와 국내 최대 그린수소 생산을 위해 ‘그린수소산업 육성 업무협약’을 체결했다.

수소액화공장은 액화석유가스(LPG)로 프로필렌을 만드는 과정에서 부가적으로 생산되는 수소를 액화하는 설비다. 연산 1만3000t 규모의 액화수소를 만들 수 있는데 이는 수소차 10만대를 한 번에 충전할 수 있는 물량이다. 액화수소는 기체 상태의 수소 보다 부피가 800분의 1수준에 불과해 저장과 운송에 용이하다. 수소차에 액화수소를 충전하는 데 걸리는 시간은 3분 남짓으로, 12분이 걸리는 기체 수소보다 4배가량 빠르다.

효성은 수소 사업 진행을 위해 산업용 가스 세계 1위 린데그룹과 손잡았다. 린데는 세계 최고 수준의 액체수소 생산기술을 확보한 것으로 평가받는다. 효성중공업과 린데는 액화수소 사업을 추진할 생산 합작법인 린데수소에너지를 설립했다.

수소액화공장 완공 시점에 맞춰 액체수소 충전소도 만든다. 판매 합작법인 효성하이드로젠이 맡는다. 우선 울산시에 1호 충전소를 만들고, 정부의 대형 상용 수소차 보급 정책에 따라 전국 30여곳에 대형 액체수소 충전소 건립을 목표로 하고 있다. 장기적으로 드론이나 선박, 지게차 등에도 공급하겠다는 계획이다. 생산과 판매 합작법인을 두 곳이나 만드는 만큼, 효성만큼 린데도 국내 수소 사업의 성장에 기대를 걸고 있는 모양새다.

효성중공업 은 이미 2008년부터 수소충전소 사업을 진행 중이다. 50여년 간 쌓아온 중공업 기술력을 기반으로 2000년 압축천연가스(CNG) 충전 사업에 진출한 효성중공업은 이를 수소 사업으로 확장했다. 2008년 현대자동차의 화성 남양연구소 수소충전소 사업을 제안받은 것이 계기가 됐다.

이후 2019년에 국회에 위치한 서울시 첫 상업용 충전소를 만들었으며, 충전기부터 냉각시스템, 압축패키지 등을 자체 개발해 국산화했다. 효성중공업이 만든 수소충전소는 700바(Bar)급 규모로 시간당 수소차 5대 이상 충전할 수 있다. 충전 결과에 따른 데이터 분석을 통해 충전 현황은 물론 문제 발생 시 신속한 원인 파악도 가능하다. 지금까지 고속도로 휴게소 등 37곳에 충전소를 지었고 18개가 건설 중이다.

효성티앤씨는 국내 기업 최초 독자기술로 수소차 연료탱크의 라이너 소재용 나일론을 개발 및 활용하는데 성공했다. 지난 8월 열린 수소전문전시회 H2 MEET에서 나일론 라이너 수지에 대해 설명하는 모습

효성그룹은 소재 기업이라는 강점을 활용해 수소 사업 영역을 확대하고 있다. 효성티앤씨는 작년 9월 수소연료탱크 내부 용기(라이너)를 만드는 나일론을 개발하는 데 성공했다. 라이너는 수소를 저장하고 누출을 방지하는 핵심 부품이다.

효성티앤씨 의 나일론 소재는 기존에 라이너 소재로 쓰이던 금속이나 폴리에틸렌보다 경량성과 가스 차단성, 내충격성이 뛰어나다. 금속 소재 대비 70% 가볍고, 폴리에틸렌보다 가스 차단성이 50% 이상 높다. 또 금속은 장기간 수소와 접촉하면 깨지기 쉬워지는 취성 현상이 발생하는 데 비해 나일론은 그 위험도 없다.

효성첨단소재 는 수소연료탱크에 사용되는 탄소섬유를 생산하고 있다. 2011년 세계에서 4번째로 탄소섬유를 독자 개발한 효성첨단소재는 전주 친환경산업단지에 연 2000t 규모의 탄소섬유 공장을 지었다. 두차례 증설을 통해 현재 생산능력을 연산 6500t으로 늘렸으며, 오는 2028년까지 1조원 투자해 연산 2만4000t까지 키울 계획이다.

수소연료탱크는 고압을 견뎌야 하기에 탄소섬유가 주로 쓰인다. 탄소섬유는 철보다 10배 강하지만 무게는 4분의 1 수준에 불과하다. 탄소섬유를 적용한 수소연료탱크는 기존 금속 탱크보다 중량이 적어 차량의 주행 성능을 향상하고 배기가스 배출도 감소시키는 효과가 있다.

효성 관계자는 "부생 수소를 넘어 태양광이나 풍력 등 재생에너지에서 나온 전기로 생산하는 녹색 수소 기반의 수소 생산을 위해 지속적인 연구개발을 추진해 설비를 국산화할 계획"이라고 말했다.

효성첨단소재 전주공장 전경

오현길 기자 ohk0414@asiae.co.kr