포스코의 수소사업화 전략 (2020년 12월)

 

수소 사업 관련하여 포스코 기사가 많이 나오고 있는 와중에, 현대차와 함께 수소 생태계 구축을 위하여 "수소 협력 MOU"를 체결했다고 지난 2월 17일에 기사가 나왔다.

https://www.donga.com/news/Economy/article/all/20210216/105451180/1

현대차 - 포스코, ‘수소 생태계 구축’ 손잡았다

MOU 상의 주요 협력 내용은 아래와 같다.

협약에 따라 

포스코는 포항·광양제철소에서 운영 중인 트럭 등 차량 1500대를 단계적으로 현대차 수소전기차로 전환한다. 그리고 현대차는 철강 물류 특성을 고려해 수소 상용 트럭 등을 개발하고, 포스코는 제철소에서 생산되는 부생수소를 수소 트럭의 에너지원으로 사용할 계획이라고 한다. 두 회사는 제철소 내 수소 트럭용 수소충전소 구축에도 협력하기로 했다.

또한, 포스코그룹은 암모니아를 활용한 그린수소 제조 기술을 개발하고, 현대차그룹은 포스코그룹의 그린수소를 사용하는 연료전지 발전사업을 추진한다. 그린수소 생산·이용 관련 기술 개발, 수소전기차에 적용 가능한 차세대 소재 개발 등 수소에너지 활용 확대를 위한 공동 연구 개발에도 양사는 힘을 모으기로 했다.

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이러한 수소 산업 분야의 협력 분위기에 발맞춰, 작년 12월에 포스코에서 발표한 "수소사업화 전략 발표" 자료를 공부하면서 정리하였다.

 

수소 사업화 전략의 핵심 내용은 아래 슬라이드 한 장으로 표현이 되는 것 같다.

2040년까지 수소 200만톤 생산하는 수소 경제 선도기업이 되는 것이 비전이자 목표로 보인다.

목료를 달성하기 위한 과정으로 부생수소 생산 (7만톤), 블루수소 생산 (50만톤) 그리고 최종적으로 그린수소 생산 (200만톤) 등으로 단계를 구분하고 있는 것으로 보인다.  

 

부생수소 - 블루수소 - 그린수소의 단계별 내용을 아래와 구체적으로 실행 전략을 수립하였다.

부생수소는 제철 공장에서 생산 공정 특성상 그냥 생기는 수소를 의미한다. 임의로 생산량을 조절할 수 없는 반면, 부산물로 나오는 수소라 생산 단가 측면에서 유리한 측면이 있다. 다만, 철강 공정에서 나오는 코크스 가스는 수소 함량이 57% 정도로 낮아서 수소 정제에 많은 노력이 든다고 한다.

제철소에서 나오는 부생가스는 코크스가스, 고로가스, 전로가스 등 크게 3가지가 있다. 이 중 COG(Coke Oven Gas)라 부르는 코크스가스를 정제해서 고순도 수소를 생산할 수 있다. 

철은 철광석과 석탄으로 만드는데, 철광석은 소결공정, 석탄은 코크스 공정을 거친다. 바로 이 코크스를 만들기 위하여 석탄을 가열해 건류할 때 가스가 나오는데, 이 코크스 건류 가스를 받아 이물질을 제거하면 수소만 남는다.

제철소는 고로를 항상 돌리기 때문에 코크스가스는 24시간 동안 나온다. 그 양에 차이가 있을 뿐 수소공장은 24시간 가동된다고 볼 수 있다.

오늘날 수소생산 원료는 천연가스가 48%로 가장 많으며, 그 외에 오일 30%, 석탄 18%, 전기분해가 4%를 차지하고 있다.

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블루수소는 해양 혹은 해외 가스전에서 추출되는 천연가스로부터 화석연료 개질(Reforming) 방법을 통하여 생산되는 수소를 의미한다. 이렇게 생산된 수소에 질소를 합성하여 암모니아를 생산하게 되는데, 이를 블루 암모니아(석유 등 탄화수소를 수소로 전환 후 암모니아를 제조한 것)라고 한다. 이렇게 하는 이유는 암모니아는 수소보다도 단위면적당 에너지 밀도가 높은 에너지 운반체(Energy carrier)로써, 수소 대비 부피와 압력을 줄임으로써 운송 효율과 안정성을 높일 수 있어서 장거리 이송이 가능해지기 때문이다.

이렇게 합성된 암모니아를 국내로 가져와서 암모니아를 역으로 수소와 질소로 분리하는 공정(현재 최대 효율 80%)을 통하여 수소를 얻을 수 있다.

그린수소는 태양광이나 재생에너지를 통하여 발생된 전기를 이용하여, 물을 분해아여 수소를 얻고, 이를 다시 암모니로 합성하여 이송하고, 최종적으로 암모니아에서 수소를 분리하여 수소를 얻어내는 과정을 거치는 것이다.

실제 사우리아라비아 정부는 "NEOM 스마트시티 계획"의 일환으로 미국의 에어프로덕츠(Airproducts)사와 공동으로 재생에너지로 만든 그린수소를 이용해 그린 암모니아를 제조하여 전세계로 공급하는 프로젝트를 발표했다. 이는 현재까지 전세계에서 최대 규모의 그린 수소 생산 프로젝트라고 한다.

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수소 관련 산업에 대해서 내용을 찾다 보니, 전세계적으로 많은 노력을 기울이고 있다는 것을 알게 되었다.

포스코가 이런 세계의 흐름 속에서 수소 생산을 선도하는 기업으로 거듭나길 바래본다.