최근 전 세계는 이상 기후 현상 등을 겪으며 환경 문제가 인류 존속이 걸린 중대한 문제로 제기되었습니다. 이에 많은 나라가 탄소를 배출하는 화석연료 사용을 줄이는 탄소중립을 선언하면서 재생에너지에 관심은 더욱 뜨거워졌습니다. 수소는 그 자체로 에너지이면서 생산된 재생에너지를 효과적으로 전환하여 사용하는 에너지 저장장치 역할로도 주목받아 왔습니다.

과거부터 수소는 생산과 저장, 운송, 활용이 매우 어려운 에너지였지만, 최근에는 효성의 탄소섬유인 탄섬(TANSOME®)과 같이 발전한 신소재와 진보한 과학기술이 융합되어 미래 에너지로 인정받고 있습니다. 미래 에너지 수소로 여는 사회, 미래 에너지인 수소의 밸류체인을 만들고 우리나라의 수소경제 사회를 만들어 가는 기업은 바로 효성입니다.

수소가 뭐길래? 뜨거운 감자에서 핫이슈로

원자번호 1번 ‘수소’. 약 138억 년 전 빅뱅이 만들어낸 수소는 1766년 영국의 과학자인 헨리 캐번디시(Henry Cavendish)에 의해 처음 존재가 인식됐으며, 이후 프랑스의 앙투안 라부아지에(Antoine-Laurent de Lavoisier)에 의해 ‘hydrogen’로 명명됐습니다. 수소는 급격히 불에 타는 성질을 가지고 있어 이를 활용하려는 노력은 꾸준히 있었습니다. 놀랍게도 프랑스의 소설가 쥘 베른은 1874년에 발표한 소설 ‘신비의 섬’에서는 물을 분해해 얻을 수 있는 수소가 ‘미래의 석탄’이 될 것이라고 예견하기도 했습니다.

이처럼 수소를 에너지로 활용하는 아이디어는 예전부터 있었지만, 그동안은 수소를 에너지화하지 못해 실현 불가능한 아이디어라고 여겨지기도 했습니다. 그 이유는 에너지로 활용 가능한 수소를 만들어내는 기술과 만들어진 수소를 제대로 담을 기술, 소재 등이 부족했기 때문입니다. 불과 몇 년 전까지도 수소로 움직이는 자동차가 상용화되기까지는 먼 미래라고 보았습니다. 그러나 수소의 가능성을 활용할 수 있는 시대가 되면서 수소가 중요한 에너지로 활용되는 새로운 시대에 돌입할 수 있게 되었습니다.

수소에는 색깔이 있다?

사실 수소는 무색, 무취, 무미의 특성을 띠고 있지만, 수소가 본격적으로 생산되면서 생산 방법 등에 따라 각각의 색을 갖게 되었습니다. 미래 에너지라고 불리는 수소가 주목받는 이유에는 수소를 에너지로 활용할 때 탄소를 배출하지 않는 청정 연료라는 점이 포함되기 때문에 생산 과정에서도 탄소를 배출하지 않는 것이 좋습니다. 그래서 생산된 수소에 따라 ‘그레이수소’, ‘블루수소’, ‘그린수소’ 등으로 분류하여 등급을 나누는 것이죠.

그레이수소는 석유 화학 공정이나 철강 등을 만드는 과정에서 부수적으로 발생하는 ‘부생 수소’와 천연가스를 고온 및 고압에서 분해해 생성하는 ‘개질 수소’ 등을 그대로 활용한다고 볼 수 있습니다. 이렇게 수소를 생산하는 과정 중에는 수소보다 많은 탄소가 만들어지므로 친환경 대체 에너지로는 부족합니다.

블루수소는 그레이수소와 생산 방식은 같지만, 생산 과정 중에 발생하는 탄소를 방출하지 않고 포집 및 저장 기술(CCUS)을 이용해 탄소를 따로 저장합니다. 저장된 탄소는 각종 소재를 제작할 때 활용되기도 하는데, 대기에 탄소를 따로 배출하지 않아 현실적으로 가장 유용한 방식으로 평가받고 있습니다.

그린수소는 태양광이나 풍력 등의 재생에너지에서 생산되는 전기를 이용해 물을 수소와 산소로 분해하여 생산하는 수소입니다. 수소를 생산하는 과정 중에 탄소가 전혀 생산되지 않기 때문에 가장 이상적인 수소 생산 방식이지만, 아직 충분하지 않은 재생에너지와 수전해 생산설비 등으로 인해 현실적인 장벽이 있습니다.

전 세계와 효성의 목표는 그린수소를 일상에서 자유롭게 활용하는 것이지만, 아직은 기술과 비용, 환경, 인프라 등의 처리해야 할 문제가 많이 남아 있습니다. 블루수소는 그린수소를 충분히 확보할 때까지 탄소 중립으로 가는 가교의 역할을 해낼 것이며, 효성은 블루수소 현실화를 위해 CCUS(이산화탄소 포집·활용·저장 기술)를 개발하여 회색의 하늘을 푸른색으로 바꾸는 현실을 기대하고 있습니다. 물론 그린수소를 향한 비전도 있습니다.

효성이 준비하는 녹색 수소

효성은 그린수소 생산을 위해 수많은 노력을 하고 있습니다. 그린수소를 만드는 데 필요한 신재생에너지 부분에서 효성은 그동안 쌓아온 신재생에너지 분야의 노하우를 국내 최고 수준으로 갖추었습니다. 효성은 풍력 터빈의 주요 구성품인 증속기, 발전기 등의 개발과 설계, 생산 노하우를 통해 풍력 터빈 개발을 선도하고 있습니다. 국내 최초 750kw 풍력 터빈 개발을 시작으로 현재 10MW급 해상 풍력 터빈에 대한 KS 인증을 추진 중입니다. 효성의 풍력 터빈은 경쟁사 동급 모델 대비 대형 블레이드를 적용하여 연간 발전량 및 수익성이 높으며, 아시아의 저풍속 해상 풍력 지역에 최적화되어 높은 연간 발전량을 생산합니다. 또한 강한 태풍에 의한 극한 풍속도 견딜 수 있도록 설계해 국내 환경에서 풍력 터빈의 운영 안정성과 신뢰성을 확보했습니다. 사용자의 편의를 고려한 설계도 놓치지 않았습니다. 해상 환경을 고려한 나셀 크레인을 적용해 사용자의 운영 및 유지 보수 편의성을 높였으며, 해상 크레인 없이 유지 보수가 가능해 운영 비용을 절감하고 가동률을 향상시켰습니다.

이렇게 생산된 효성의 풍력 터빈은 강원 지역의 강릉, 평창, 태백, 그리고 제주 지역의 김녕, 가시리 등의 풍력발전소에서 사용되고 있습니다. 나아가 효성은 중장기적으로 총 1조 원을 투자하여 전남 지역에 해상 풍력 발전 조립 공장을 착공하여 재생에너지를 활용한 그린수소 생산 체계를 구축할 예정입니다. 특히 올해부터 국내 최대 규모인 10MW급 수전해 설비 구축 사업을 추진하여 향후 그린수소 생산량을 연간 20만 톤까지 늘릴 계획입니다.

신재생에너지 출력 안정화에 필수적인 설비인 ESS(Energy Storage System) 분야도 국내에서 선도하고 있습니다. ESS는 전기에너지를 적게 사용할 때 저장하고 필요할 때 공급하는 역할을 수행하여, 에너지 이용 효율 향상과 신재생에너지 활용도 제고 및 전력 공급 시스템 안정화에 기여합니다. 효성은 ESS 사업에서 시스템 공급부터 유지 보수, 구축을 위한 컨설팅 사업을 수행하고 있습니다. 프로젝트 수행 중 발생 가능한 잠재적 문제에 대한 대응능력을 보유 중이며, 부분별 전문 인력을 최전선에 배치합니다. 전문 인력과 체계적인 시스템을 기반으로 시스템 안정화 및 시스템 장애에 신속 대응하여 신뢰성을 제고합니다. 효성은 풍부한 사업 경험과 제품 신뢰성을 바탕으로 ESS 사업에서 효성만의 강점을 보유 중이며, 고객 가치 극대화와 전력 산업의 새로운 미래 가치 창출에 기여하고 있습니다. 이처럼 효성은 본격적인 그린수소 시대를 개막하기 위해 최선을 다해 달려가고 있습니다.

효성이 만드는 수소 경제 사회

‘실제로 수소에너지가 활용되는 세상이 올까?’, ‘수소자동차가 상용화될까?’, ‘수소충전소라는 곳이 생길까?’ 누구도 쉽게 예측할 수 없었을 때 효성은 수소의 ‘생산-저장-운송-공급-사용’까지 수소 시대를 꾸준히 준비하고 있었습니다.

효성은 린데 그룹과 합작으로 울산 용연공장 내에 세계 최대 액화수소공장 건립을 통해 액화수소를 생산하고 있습니다. 수소차 연료 탱크의 핵심 보강용 소재인 효성첨단소재 탄섬(TANSOME®)은 안전하게 수소를 저장할 수 있게 하였고, 운송 과정에도 수소 연료 용기 보강재에 적용되고 있습니다.

소비자가 수소 연료를 실제로 만나게 되는 수소충전소 점유율 1위 기업 역시 효성입니다. 효성은 전국에 수소충전소를 하나씩 늘려가 지금은 전국 30여 곳을 보급하였으며, 앞으로도 기체 및 액화수소 충전소를 확대 보급할 계획입니다. 수소차에서 필수인 연료용 고압용기 역시 고강도 특성을 가지고 있는 탄섬의 강점을 활용하여 제작되었습니다. 탄섬을 활용한 고압용기는 기존 소재 대비 무게를 줄임으로써 연료 효율을 높이고 배출량 감소에도 기여하고 있습니다.

수소의 생산부터 저장, 운송, 공급, 사용까지 모든 과정을 아우르는 수소 경제의 핵심 밸류체인을 설계한 효성은 지속적인 투자를 통해 수소에너지로의 패러다임 전환을 이끌어 나가고 있습니다.

글로벌 수소에너지 기업으로 우뚝 설 효성, 우리나라 수소 경제 사회를 선도하는 효성의 활약을 함께 지켜봐 주시길 바랍니다.