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[과학의날 특집] 수소경제 상용화 핵심기술 자립 가속

2019-04-18기사 편집 2019-04-18 18:11:43

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한국기계연구원(KIMM)

첨부사진1LNG 냉열활용 파일럿 수소액화 플랜트 구축 예정 부지

한국기계연구원(이하 기계연)이 2030년 본격적으로 꽃피울 수소사회에 대응하기 위한 핵심기술 개발에 박차를 가한다. 현재 세계 소수 기업이 점유하고 있는 수소생산 기술을 자립화하고, 저장과 운송, 활용에 이르는 전주기 수소경제 구현을 위한 연구개발에 돛을 올린다. 기계연은 올 4월부터 2023년 말까지 국토교통부의 지원을 받아 총 연구비 390억 원을 투입해 상용급 액체수소 플랜트 핵심기술 개발사업에 착수한다.

◇전주기 수소사회 대응 핵심기술 개발=기계연 에너지기계연구본부는 LNG(액화천연가스)가 기화할 때 발생하는 냉열을 활용한 고효율 수소액화 실증 파일럿 플랜트를 구축하고 액체수소 생산부터 대용량 수소 저장 및 운송 기반을 구축한다. 이를 위해 2020년까지 상용급 LNG 냉열활용 수소액화공정 설계기술을 확보하고 2021년까지 일일 처리용량 0.5t의 파일럿급 수소액화 실증 플랜트를 구축할 계획이다. 또한 향후 본격적인 상용화를 위해 일일 5t 급으로 규모를 확대한 공정도 설계한다.

이와 함께 액체수소 생산을 위한 핵심 설비 국산화도 착수한다. 현재 상용 수소액화플랜트 기술은 미국과 독일, 프랑스 등 소수 국가의 기업이 독점하고 있다. 미국의 경우 액체수소를 국외 반출 금지할 정도로 국가적으로도 중요한 기술로 받아들여지고 있다. 기계연은 수소액화플랜트를 구성하는 극저온 팽창기와 극저온 열교환기, 수소액화용 콜드박스, 극저온 밸브 등 핵심설비를 국산화한다. 또 수소의 대용량 저장을 위한 대용량 액체수소 저장탱크도 개발한다. 극저온 단열을 유지하면서도 안전하고 압력에 잘 견딜 수 있는 탱크 개발이 목표다. 연구팀은 향후 액체수소 생산기술의 확보를 토대로 상용급 수소액화실증 플랜트를 구축하고 액체수소 기반의 수소 충전소 건설에도 활용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

◇2030년 이후 수소사회 대세 '액체수소'=정부는 지난 1월 '수소경제로드맵'을 발표하고 수소의 대용량 저장과 공급에 필요한 액체수소 핵심기술 개발 계획을 밝혔다. 향후 확대가 예상되는 수소 상용화 시장에 대비해 수소액화플랜트의 핵심기술을 국산화하고 액체수소 기술 개발을 통한 저장효율 제고, 수소운반 선박 및 액화 플랜트 기술 개발을 비롯한 해외 생산 액체수소 인수기지 건설 등이 핵심이다. 국토부도 도시기반의 수소 활용 및 보급 확대를 위한 '수소교통 정책'과 '수소도시 정책'을 추진하고 있다. 수소에너지 시스템은 현재 고압상태의 기체수소 활용을 중심으로 구성돼 있지만 향후 안전성과 경제성이 우수한 액체수소를 주축으로 발전해갈 것이라는 전망이 우세하다. 액체수소는 대기압으로 저장할 수 있어 200bar 이상의 고압으로 저장해야 하는 기체수소보다 안전성 측면에서 우수해 도심지 활용에 적합하다. 또 기체수소를 액화하면 부피가 1/800로 감소하기 때문에 대용량 저장과 운송에도 유리하다. 기체수소를 액화해 운송할 경우 운송비용이 1/10로 감소할 것으로 기대된다. 수소경제 상용화가 본격화되는 2030년 이후부터 향후 10년 간 수소 액화플랜트 건설에 11조 3000억여 원의 자금이 투입될 것으로 전망된다. 수소경제 도입에 따른 연평균 생산유발효과는 1조 2000억 원, 고용유발 효과도 4900명에 달할 것으로 추정된다.

최병일 기계연 에너지기계연구본부 플랜트융합연구실장은 "국내 수소차량 제조산업과 수소 활용 산업은 선진국 대비 충분한 경쟁력을 가지고 있지만 수소 운송과 대규모 저장 관련 산업 여건은 매우 취약한 실정"이라며 "향후 수소사회로의 전환이 전망되는 만큼 장기적인 관점에서 액체수소 기반의 인프라 구축이 반드시 필요한 시점"이라고 말했다.주재현 기자





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첨부사진2LNG 냉열활용 파일럿 수소액화 플랜트 구축 예정 부지

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