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Start Up Innovation / Science
수소, 저렴하게 이용할 수 있는 길 열려
지요타화공건설, 실증실험 실시

-- 상온∙상압으로 운반 --
지요타화공건설(千代田化工建設)은 상온 상압(常壓)에서 수소를 공급하는 실증실험을 2월에 개시한다. 해외의 액화천연가스(LNG)플랜트에서 나온 수소를 톨루엔(Toluene)과 결합시켜 상온에서 일본으로 운반. 그 후, 전용 플랜트에서 수소로 다시 분리해 공급한다. 운반할 때 냉각이 필요 없어 기존의 석유 탱커를 사용할 수 있기 때문에 보급에 커다란 걸림돌이 되고 있는 비용을 절감할 수 있다.

정부는 탈(脫) 탄소사회의 실현에는 이산화탄소(CO₂)를 배출하지 않는 수소에너지의 보급이 중요하다고 평가하고 있다. 대량의 수소 공급이 열쇠가 되지만, 현재로서는 높은 비용이 난관이 되고 있다. 탈 탄소사회의 도래를 주시해 각 사는 수소 저장 및 운반에 관한 사업화를 서두르고 있다.

가와사키(川崎)중공업 등은 섭씨 마이너스 253도로 냉각시켜 액화한 상태로 운반하는 방법을 개발했다. 닛키(日揮)홀딩스는 질소에 촉매를 반응시켜 만든 암모니아를 수소의 운반 수단으로 활용하는 실증실험을 추진하고 있다.

-- 석유 분리의 기술 --
정부의 전략에서는 제조 비용을 2050년까지 10분의 1로 낮춰, 연료전지차(FCV) 및 수소발전을 널리 보급시킨다는 목표를 내걸고 있다. 2030년에는 수소 1입방미터당 30엔으로, 2050년에는 20엔까지의 수준으로 낮춘다는 방침을 제시하고 있다.

지요타화공이 이번에 실증을 시작하는 것은 수소와 톨루엔을 결합시켜 운반하는 ‘SPERA 수소’이다. SPERA는 라틴어로 ‘희망한다’라는 의미이다. 실용화된다면 꿈의 에너지원이 된다는 생각으로 이름이 붙여졌다.

SPERA 수소는 동남아시아의 브루나이에 있는 LNG 플랜트에서 추출한 수소를 사용한다. 전용 플랜트에서 수소와 화학물질인 톨투엔을 결합해 메틸시클로헥산(이하, MCH)라는 액체를 생성. 상온 상압에서의 저장 및 운반이 가능해진다.

수소는 기체인 상태로는 부피가 크기 때문에 저장이나 운반이 어렵다. LNG와 같이 한번 마이너스 200도 이하로 냉각시켜 액화된 상태로 운반하는 것이 일반적인 방법이다. 냉각시키기 때문에 비용이 소요되며 전용 운반선이 필요하다. 또한 기체로 되돌이기 위한 공정이 필요하기 때문에 그만큼 비용이 늘어나 수소를 취급하는데 있어서 걸림돌이 되고 있다.

상온 상압에서의 관리는 비용 면에서 다양한 메리트를 가져다 준다. 우선, 기존의 탱커를 사용해 운반할 수 있으며 기체로 되돌리는 것 또한 어렵지 않다. 높은 비용의 요인이 되는 것들을 대부분 제거할 수 있다. 지요타화공 수소체인사업추진부의 나가이(長井) 부장은 “정부의 목표이기도 한 2030년에 1입방미터 당 30엔이라는 가격대는 달성할 수 있을 것으로 보인다”라고 말하며 자신감을 내비쳤다.

브루나이에서 제조한 SPERA 수소를 탑재한 탱커는 2019년 11월에 현지를 출항했다. 12월에 가와사키(川崎)항에 도착해 가와사키 시내에 있는 제유소의 실증 플랜트로 운반되었다. 이 플랜트에서 SPERA 수소는 액체에서 다시 수소와 톨투엔으로 분리되었다.

분리할 때에 중요한 역할을 맡고 있는 것은 지요타화공이 개발한 촉매이다. 제유소에서의 석유 분리를 오랫동안 해 온 노하우를 활용한 기술이다. 기존에는 24시간 정도밖에 사용할 수 없었으나, 기술 개발을 추진한 결과, 1만시간 지속적으로 이용해도 성능이 떨어지지 않는 품질을 달성할 수 있게 되었다.

2월에도 분리 작업을 통해 사업화를 위한 실증실험을 개시할 예정이다. 우선은 제유소 내의 화력발전소에서 발전연료로서 사용해 나간다고 한다. 분리한 톨투엔은 브루나이로 돌려보내 재이용한다. 1년 정도에 걸쳐 실증실험을 시행해 사업화로 연결시킨다는 방침이지만, 나가이 부장은 “2030년에 가스터빈의 연료로서 수소 단독으로 원자력 발전소 1기분을 가능하게 하고 싶다”라고 말한다.

지요타화공은 작년, 미국에서의 LNG 플랜트 사업에서의 추가 비용이 늘어남에 따라 많은 금액 손실을 계상. 2019년 3월기에 거액의 적자에 빠지게 되어 미쓰비시(三菱)상사와 마쓰비시UFJ은행으로부터 총 1,800억엔의 지원을 받아 재건을 추진하고 있다.

-- 탈 CO₂에 도전 --
탈 탄소의 추세에 따라 LNG 플랜트 건설이 활황을 띄고 있으나, 산토(山東) 사장은 탈 탄소사회를 선점할 수 있는 전략을 세우고 있다. 그는 “기존의 플랜트 건설 사업 이외의 수익원을 확보하지 않으면 안 된다. SPERA 수소는 그 핵심이 될 것이다”라고 말하며 앞으로의 성장을 담당하는 주축으로 만든다는 전략을 세우고 있다.

다만, 브루나이의 SPERA 수소는 LNG로부터 추출한 수소를 원래대로 되돌리고 있어 엄밀히 따지자면 ‘CO₂ 프리’는 아니다. 파리협정의 발효로 앞으로 20년, 30년 후에는 CO₂ 프리가 요구되므로 아직 해결해야 할 과제가 기다리고 있다.

이에 따라 JXTG와 공동으로 호주의 태양광 플랜트로부터 추출한 수소를 기원으로 한 SPERA 수소 만들기를 시작하고 있다. 현재는 아직 ‘초기 레벨 단계’(나가이 부장)라고 하지만, 큰 기대를 걸고 있다. 향후 호주에서는 발전소 등으로부터 나오는 CO₂를 회수해 땅속에 파묻는 CCS(이산화탄소의 회수∙저장)에서 수소를 추출하는 기술도 연구 개발해 나간다는 방침이다. 앞으로 수소에너지의 실용화를 위한 실적을 쌓아갈 예정이다.

 -- 끝 --