[다가오는 수소경제]한화, 수전해부터 혼소발전까지…7社 수직계열화

2030년까지 1.3조원 투자
음이온 교환막 수전해 개발
소규모 시설로 운용 가능하고
기존방식보다 저렴하게 생산
PSM·토마센 에너지 인수
국내 가스터빈 적용 실증사업

한화그룹은 수소 생산부터 저장, 운송, 유통, 충전에 이르기까지 수소경제의 수직 계열화를 갖췄다. 강력한 글로벌 경쟁력을 보유한 재생에너지 노하우를 활용할 수 있단 점이 다른 기업과 차별화되는 지점이다. 김승연 한화 그룹 회장 장남인 김동관 한화그룹 부회장은 2021년 9월 수소기업협의체 출범 행사에 아버지 대신 한화 대표로 참석해 “태양광 분야 경험과 노하우를 바탕으로 ‘수소 밸류체인(가치사슬)’을 이미 갖춰나가고 있다”고 했다. 같은해 한화가 밝힌 수소사업 투자금은 2030년까지 1조3000억원이다.

한화 계열사 7곳이 나눠서 수소사업을 추진한다. 한화솔루션이 생산과 보관을 맡는다. 큐셀부문이 태양광 발전으로 생산한 재생에너지와 케미칼 부문의 수전해 기술을 연계해 그린수소를 대량으로 생산한다는 구상이다. 수전해는 물을 전기분해해 이산화탄소 배출 없이 수소를 생산하는 기술이다. 이때 재생에너지로 만든 전기를 이용해 생산한 수소를 그린수소라 한다.

한화 수소 밸류체인 [이미지출처=한화]

한화솔루션 이 개발 중인 수전해는 음이온 교환막 수전해 방식이다. 현재 사용되는 알카라인 수전해 방식보다 작은 규모 시설로 운용할 수 있고 고분자 전해질막 수전해보다 저렴하게 수소를 생산할 수 있는 차세대 수전해 기술이다. 2021년 당시 상업화 목표 시점을 올해로 잡고, 미국 로스앨러모스 국립연구소(LANL) 출신 정훈택 박사를 수소연구센터장으로 영입했다. 하지만 올해 상용화 여부는 불투명한 상황이다. 한화솔루션 관계자는 “여전히 랩 단계(연구개발)에 머무르고 있다”며 “현재로서는 상업화 시점을 언급하기 어렵다”고 했다.

태양광발전소와 수전해 [이미지출처=한화]

한화임팩트(옛 한화종합화학)는 2021년 LNG와 수소 혼합 연소 원천기술을 보유한 미국 PSM과 네덜란드 '토마센 에너지(TE)'를 인수했다. 모두 미국과 유럽에서 수소혼소를 위한 가스터빈 개조 기술 상용화에 성공한 기업이다. 한화임팩트는 이들의 기술을 국내 가스터빈에 적용하는 실증사업을 벌이고 있다. 대산사업장에서 한국서부발전의 대형 80MW급 가스터빈을 개조해 수소 혼소율 50%, LNG 50%로 전력을 생산할 수 있을지 검증하고 있다. 수소 혼소율 50%는 세계 최초다. 수소 혼소율이 높을수록 온실가스 감축 효과도 커진다. 수소혼소량이 50%일 때 탄소 배출량은 LNG 전소 대비 약 23% 감소한다.

유럽 최대 전력 공급업체인 독일 유니퍼의 네덜란드 로테르담 소재 가스터빈 발전소 전경. 한화임팩트 자회사 네덜란드 토마센 에너지가 지난해 5월 123MW급 가스터빈 1기를 수소혼소 30%가 가능하도록 개조하는 사업을 수주했다. [사진제공=한화임팩트]

한화임팩트는 기술 국산화를 위해 관련 조직을 신설하고 외부에서 연구 인력도 영입했다. 한화임팩트 관계자는 “두 회사 인수는 국내 최초로 수소혼소 발전 기술을 보유하는 계기가 됐다”며 “실증사업을 하면서 국내 발전사 가스터빈에 이 기술들을 적용해 실제로 수소혼소 발전이 가능하다는 것을 입증하고 있다”고 말했다.

한화임팩트는 이 실증사업을 제외한 수소사업을 한화파워시스템으로 이관했다. 한화파워시스템은 수소압축기, 고압용기, 냉각장치 등으로 구성된 수소충전 시스템을 공급한다. ㈜한화는 국내 수출입 인프라를 구축하고 해외 청정수소 생산과 국내 공급을 맡는다.

한화의 그린수소 에너지 시스템 [이미지출처=한화]

한화에너지는 충남 대산산업단지에 50MW 규모 수소 연료전지 발전소를 운영하고 있다. 세계 최초이자 최대 규모 부생수소 연료전지 발전소다. 한화토탈 석유화학 공정에서 발생하는 부생수소를 활용해 친환경 에너지를 생산한다. 한화에어로스페이스 는 지난해 산업통상자원부 국책과제를 수주해 항공용 수소 연료전지를 개발하고 있다. 최근 인수 절차를 마치고대우조선해양에서 사명 바꾼 한화오션도 수소 저장과 수송 기술 시장을 선점하기 위해 빠르게 움직이고 있다. 국내 최초 한국형 수소연료전지 예인선에 이어 대형액화수소운반선 기술을 연구 중이다.

최서윤 기자 sychoi@asiae.co.kr