수소 열기 식었다고?...'데모플랜트부터 소재 상용화까지'

by함정선 기자
2022.09.11 09:30:00

[이데일리 함정선 기자] 지난해 국내 주요 기업들이 수소 경제 활성화를 위해 뜻을 모은 지 1년여가 지나며 수소 분야 사업들이 가시화하고 있다. 일각에서는 러시아와 우크라이나 간 전쟁에 따른 에너지 위기와 수소 생산과 운반이 쉽지 않은 점 등을 들어 수소에 대한 열기가 이전보다 식었다는 우려도 나오지만, 많은 기업들이 수소 생산부터 수소 소재 개발에 그룹의 미래를 걸고 있다. 특히 올 들어서는 개념으로 존재했던 수소 관련 사업들이 조금씩 형체를 잡아가는 모습이다.

포스코는 수소환원제철의 데모플랜트 설계에 착수했다. 탄소배출이 많은 철강업계에서 수소를 활용하는 핵심 기술로 손꼽히는 수소환원제철의 첫걸음을 뗐다는 평가다.

포스코는 이를 위해 영국의 플랜트 건설사 프라이메탈스와 수소환원제철 엔지니어링 기술 협력 업무협약을 체결하고 지난달부터 수소환원제철 모델인 ‘하이렉스’ 데모플랜트 설계에 본격 착수했다.

수소환원제철은 100% 수소를 사용해 직접환원철(DRI, Direct reduced iron)을 만들고 이를 전기로에서 녹여 쇳물을 생산하는 기술로, 그 과정에서 탄소 배출이 없기 때문에 철강업계 탄소중립을 위한 솔루션으로 손꼽힌다.

효성그룹은 수소차 전환을 위한 관련 소재를 개발하고 상용화에 나섰다. 효성티앤씨는 국내 기업 최초 독자기술로 수소차 연료탱크의 라이너 소재용 나일론을 개발하고 활용하는 데 성공했다. 라이너는 연료 탱크의 내부 용기로 수소를 저장하고 누출을 방지하는 데 필요한 핵심 부품이다.

롯데케미칼의 건식 와인딩 수소탱크

효성티앤씨가 개발한 나일론 라이너 소재는 기존 금속 소재 대비 70%, HDPE 소재 대비 50% 가볍고, 수소 가스의 누출을 막는 가스차단성도 기존 금속 소재 대비 30% 이상, HDPE 소재 대비 50% 이상 높다.

기존의 금속 소재 라이너는 무겁고 장기간 수소에 노출 시 취성(깨지기 쉬운 정도)의 위험도가 높아지는 반면 나일론 소재의 라이너는 수소 흡수력과 통기력이 낮아 취성 위험이 없는 것이 특징이다.

이와 함께 효성그룹은 국내 기업 액화수소 사업에도 속도를 내고 있다. 내년 5월이면 연산 1만3000톤(t) 수준의 액화수소 플랜트를 완공할 예정이며, 최근 해당 플랜트 생산 규모를 3만9000t까지 늘리겠다는 계획을 밝히기도 했다.

롯데케미칼도 수소전기자동차의 핵심 부품 중 하나인 수소저장용기 상용화를 위한 파일럿 공정설비 구축을 완료했다.

롯데케미칼이 개발한 수소탱크는 일체형 플라스틱 라이너에 자체 개발한 건식와인딩(dry winding) 기술을 적용했으며 탄소섬유 와인딩 설계 능력과 고속성형 가능한 공정 개발을 통한 수소탱크의 대량생산과 경량화가 가능하다.