일본산업뉴스요약

Nikkei X-TECH_2022.1.17

그린수소 제조 계획 2022
유럽의 해상 풍력, 그린수소로 가속
해상에서 제조, 해저에서 저장도 가능

호주와 남미에 이어 그린수소 강국의 유력 후보가 중국이다. 다만 중국은 그린수소의 패권 싸움 레이스에서는 약간 뒤처진 모습이다.

중국은 현재 풍력발전 약 300GW와 태양광발전 약 290GW의 합계 590GW로, 재생 가능 에너지의 도입량에서는 타국을 압도하며 세계 1등이다. 수소도 2021년 전반 시점에서 연간 2,500만 톤을 생산하며 역시 세계 제일이다. 다만 지금까지는 그 대부분이 ‘그레이수소’, 즉 화석연료를 수증기 개질해서 얻는 수소였다.

생각할 수 있는 이유는 크게 두 가지다. 하나는, 중국에서는 전력 수요 증가를 공급이 따라잡지 못하면서 재생 가능 에너지 전력을 수소 생산에 돌릴 여유가 없었다는 점이다.

다른 하나는 수소 생산 책임자가 석유산업 자신이었기 때문이다. 중국에서 수소 생산량 1위는 대형 석유기업 시노펙(Sinopec)이다. 중국 전체 생산량의 약 14%에 상당하는 연간 350만톤의 그레이수소를 생산, 그것을 연료전지 버스용 수소 스테이션에 공급하고 있었다. 21년 4월, 시노펙은 중국 전역에 총 1,000개의 수소 스테이션을 건설할 계획을 발표했다.

그러나 중국에서도 마침 이때부터 본격적으로 그린수소를 추진하기 시작했다. 21년 3월, 중국의 전국인민대표대회에서 탈탄소 전략을 추진하는 ‘제14차 5개년 계획’(21-25년)이 승인된 것이 큰 계기가 되었다.

실제로 이를 계기로 그 동안 그레이수소 사업을 진행하던 시노펙 자신이 그린수소를 적극적으로 전개하기 시작했다.

구체적으로는 21년 4월에 시노펙은 ‘중국 제일의 수소 에너지 기업’이 되는 것을 선언. 그와 거의 동시에 대형 태양광패널 기업인 중국 LONGi Green Energy Technology와 제휴했다. LONGi는 알칼리 수전해 장치도 전개하고 있다. 이어 시노펙은 21년 중반, 중국에서 수소 관련 사업을 추진하는 기업 등으로 구성된 China Hydrogen Alliance(CHA)에 가입했다.

그 CHA는 21년 9월에 ‘재생가능수소 100’ 전략을 내세우며 정부에 채용해줄 것을 제언했다. 이는 30년까지 수전해 장치를 100GW 도입하여 연간 3,500만 톤의 그린수소를 생산하는 계획이다. 계획명 뒤에 붙어 있는 '100'은 100GW 또는 100%, 또는 둘 다를 의미하는지도 모른다.

재생가능수소 100은 형식적으로는 CHA가 중국 정부에 정책을 건의한 것으로 보이지만 “이미 발표 전에 정부와 의견을 나누었을 것이다. 이 계획은 사실상 정부 발표다”(많은 서방계 언론 보도).

이 시점에서의 100GW는 확실히 세계 최대급이었다. 그러나 그 이후에 호주의 FMG(Fortescue Metals Group)와, 그 자회사인 FFI(Fortescue Future Industries)가 30년까지 150GW, 장기적으로는 남미에서 1,000GW라는 엄청난 규모의 그린수소 생산 계획을 발표함으로써 현시점에서는 약간 희미해진 인상이다.

-- 유럽, '해상 수소' 본격화 --
현시점의 그린수소 생산 계획을 지역별로 봤을 때 4위는 유럽이다. 유럽연합(EU)은 20년 7월에 당시로서는 세계에서 최대급이었던 40GW 규모의 그린수소 생산 목표를 발표했다. 이에 따라 각국이 발표한 조성액 합계는 약 350억 유로(약 4.5조엔) 이상이 된다.

한편 민간기업은 그것을 크게 웃도는 규모로 설비를 도입하려고 하고 있다. 현시점에서 유럽의 최대 계획은 스페인, 프랑스, 독일에 걸친 67GW 규모의 ‘HyDeal Ambition’이다. 재생 가능 에너지에는 주로 태양광발전 전력을 이용한다.

다만 그 이외는 해상 풍력발전을 상정한 계획이 대부분이다. 네덜란드 Royal Dutch Shell과 독일 RWE 등이 진행하는 ‘Nort H2’ 계획, RWE와 Shell과 함께 스웨덴 Vattenfall 등 총 47사의 ‘AquaVentus Initiative’ 등이 추진하는 각각 10GW 규모의 계획도 북해에 설치하는 해상 풍력발전의 전력을 상정한다.

특히 AquaVentus에서 참신한 점은, 발전한 전력을 거의 모두 그린수소 생산에 사용한다는 점과 수전해 장치를 풍차의 바로 근처, 즉 해상에 설치한다는 점이다. 그곳에서 유럽 대륙까지의 약 250km는 해저 파이프라인으로 수소를 보낸다. 전력의 송전 거리는 최대한 짧게 해 전송 손실을 최소화하고, 나머지는 수소 형태로 보낸다는 전략이다.

송전 손실을 억제하기만 하면 된다면 고압직류송전(HVDC) 또는 그 초전도판이라는 기술도 있지만 약 10GW의 전력 송전은 매우 고비용이 될 수도 있다. 한편 파이프라인은 훨씬 저비용으로 끝난다.

-- 수소 저장도 바다에서 --
프랑스의 에너지 기업 엔지(Engie)의 그룹 회사인 벨기에 트랙테벨(Tractebel) 등이 추진하고 있는, 역시 북해에서 해상 풍력발전을 이용하는 그린수소 생산 계획은 더욱 독특하다. 발전, 그린수소의 생산, 그리고 저장까지를 모두 바다에서 끝내버리자는 것이다.

구체적으로는 북해 해저에 있는 두꺼운 암염층에 구멍을 뚫어 생산한 그린수소를 저장한다. 이 계획에서 수소의 연간 생산량은 약 30만톤이다. 한편 현시점에서 상정하는 저류량은, 부피로 최대 120만㎥다. 압력이 18MPa(약 180기압)이므로 압축손실 등을 무시하면 약 2.2억N㎥(약 19만톤)다. 즉, 연간 생산량의 약 2/3의 수소를 저장할 수 있다. 풍력발전 출력의 계절간 변동 등에 대응할 수 있는 것이다.

다만 이 계획을 통괄하는 벨기에 Tractebel Overdick의 비즈니스 개발 책임자인 Klaas Oltmann 씨는 “이 저장량은 더욱 늘릴 수 있다. 필요에 따라서 더욱 대용량으로 할 수 있다”라고 말한다.

-- 수전해 장치도 부유식으로 --
특이한 계획은 또 있다. 프랑스의 리페(Lhyfe)와 DORIS Engineering이 추진하는 계획 ‘Nerehyd’이다.

이 계획에서는 풍력발전에 부유식 해상 풍력을 이용한다. Nerehyd라는 이름은 DORIS가 전개하는 부유식 풍차 이름 ‘Nerewind’에서 온 것이다.

부유식으로 만든 이유는 “재생 가능 에너지에 대한 수요는 앞으로 크게 증가할 것으로 예상할 수 있다. 그리고 그 때는 심해 해상에서도 발전할 필요가 있다고 생각하기 때문이다”(DORIS).

계획의 세부 내용은 지금부터 결정해 나간다. 수전해 장치를 풍차의 부체에 실장하거나 전용 부체에 탑재하는 것도 가능하다고 한다. 실제로 프랑스 낭트에서 진행되고 있는 또 다른 부유식 해상 풍력발전 실증실험에서는 22년에 부유식 수전해 장치를 검증할 계획이다.

 -- 끝 --

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