세계 최대 규모 SK E&S 인천 액화수소플랜트를 가다
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세계 최대 규모 SK E&S 인천 액화수소플랜트를 가다
  • 박준환 기자
  • 승인 2024.05.08 11:00
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SK E&S가 세계 최대 규모의 액화수소 플랜트를 준공했다. 액화수소플랜트 준공으로 국내에 대규모 액화수소 생산이 가능해지면서 수소버스 등 수소차량 확대에도 속도가 붙는 것은 물론 우리나라가 '수소경제 선도국'으로 도약할 수 있는 기반이 마련됐다는 평가가 나온다.

SK E&S 액화수소 플랜트 전경. 사진=SK E&S
SK E&S 액화수소 플랜트 전경. 사진=SK E&S

SK E&S는 8일 인천에서 연 3만t의 세계 최대 규모 액화수소플랜트 준공식을 열었다고 밝혔다. 액화수소 3만t은 수소버스 약 5000대를 1년간 운행할 수 있는 양이다. 인천 액화수소플랜트는 인근 SK인천석유화학의 공정 내에서 발생하는 기체 상태의 부생수소를 고순도 수소로 정제 후 냉각해 액화수소를 생산하는 시설이다. 하루 30t급 액화설비 3기, 20t급 저장설비 6기 등을 주요 설비로 갖추고 있다. 

준공식에는 안덕근 산업통상자원부 장관, 이재정 국회 산업통상자원중소벤처기업위원회 위원장, 유정복 인천광역시장, 강석훈 KDB산업은행 회장, 장용호 SK(주) 대표이사 사장, 윤희성 수출입은행장, 김성태 IBK기업은행장, 박경국 한국가스안전공사 사장, 추형욱 SK E&S 대표이사 사장 등이 참석했다.

추형욱 SK E&S 사장은 "인천 액화수소플랜트 준공식은 SK E&S가 그려 온 '수소시대의 꿈'을 현실로 바꾸는 첫 출발점으로, 올해는 대한민국 에너지산업사(史)의 흐름을 바꿀 '액화수소 시대'의 원년으로 기억될 것"이라면서 "인천 액화수소플랜트 가동 및 액화수소 충전 인프라 구축 계획을 차질 없이 수행해 안정적 수소 수급 생태계 조성에 기여하도록 노력하겠다"고 밝혔다.

액화수소는 상온에서 기체 형태로 존재하는 수소를 영하 253도 냉각시켜 액체 형태로 만든 수소를 말한다. 기체 수소에 견줘 부피는 800분의 1로 줄어들고, 1회 운송량은 약 12배 수준으로 늘어나 대용량 저장·운송에 유리하다. 저압에서 운송이 가능해 안전성이 높으며, 빠른 충전 속도와 짧은 충전 대기 시간 등의 강점으로 버스·트럭 등 모빌리티 분야에서 널리 활용돼 상용차의 수소차 전환에도 가속이 붙을 것으로 SK E&S는 기대했다. 

인천 액화수소플랜트는 인천 서구 원창동 SK인천석유화학 부지 내에 있다. 플랜트 규모는 약 5만㎡(약 1만 5000평)로 필요한 부지면적이 작아 국토 면적이 좁은 국내 환경에 적합하다. 지난 2021년 3월 기본설계(FEED)에 착수한 인천 액화수소플랜트는 같은 해 7월에 착공해 지난해 말 기계적 준공을 마친 뒤 시운전 기간을 거쳤다.

인천 액화수소플랜트에서는 △정제 △액화 △저장 △출하의 순서로 액화수소를 생산하고 유통한다. 

 SK E&S 인천 액화 수소 플랜트  출하설비에서 트레일러에 액화수소를 싣고 있다.  사진=SK E&S
 SK E&S 인천 액화 수소 플랜트  출하설비에서 트레일러에 액화수소를 싣고 있다.  사진=SK E&S

플랜트의 첫 구간에는 액화수소 생산의 첫 단계라고 할 수 있는 정제설비가 있다. SK인천석유화학에서 매입한 부생수소를 고순도로 정제한다. 10개의 원기둥 모양으로 이뤄진 정제설비에서는 연간 4만2000t의 수소를 정제한다. 정제는 부생수소가 설비 내부에 있는 흡착제를 통과하면서 불순물이 걸러지는 방식으로 이뤄진다. 설비 내부의 압력이 올라가면 흡착제가 불순물을 흡수하고, 압력이 내려가면 불순물을 내보낸다. 이 과정을 거치며 순도 91.9%인 수소는 순도 99.999%로 정제된다. 

정제를 마친 수소는 파이프를 통해 액화설비로 이동한다. 하루 30t급 생산 능력을 보유한 액화트레인은 3개가 나란히 설치되어 있으며, 최대  하루 90t의 액화수소를 생산할 수 있다. 기체 상태인 수소는 액화설비에서 두 번의 냉각 과정을 거쳐 액체가 된다. 액화트레인에 있는 2개의 컴프레셔가 냉매를 순환시키며 냉각한다. 예비냉각기기에서 액체질소를 통해 수소를 1차로 냉각(섭씨 영하 196도)한 후, 액화기에서 수소를 냉매로 활용해 한 번 더 냉각(섭씨 영하 253도)해 액화수소를 생산한다.

액화트레인 옆에는 20m 길이의 저장 탱크 6개가 있다. 생산 액화수소를 저장하는 설비로 탱크당 20t, 총 120t의 액화수소를 저장할 수 있다. 액화수소는 기체 형태보다 부피가 800분의 1로 줄어들어 저장시 또는 운송시 공간 효율성이 뛰어나다는 장점이 있다.

SK E&S 액화수소 정제설비. 사진=SK E&S
SK E&S 액화수소 정제설비. 사진=SK E&S

플랜트의 가장 마지막 부분에는 출하설비가 자리잡고 있다. 12대의 출하기에서 액화수소가 수소탱크로 옮겨지고, 액화수소를 실은 탱크 트레일러는 정해진 일정에 따라 운송지로 출발한다. 탱크 트레일러로 한 번에 운송할 수 있는 액화수소의 양은 약 3t이다. 기체수소를 운송하는 튜브 트레일러(250kg 기준)의 약 12배 분량을 한 번에 운송할 수 있다. 또한 액화수소는 대기압과 유사한 압력에서 저장과 운송이 이뤄져 안전성 측면에서도 우수하며, 빠른 충전 속도와 짧은 충전 대기 시간 등의 강점이 있다.

SK E&S가 액화수소를 공급하는 부산 장림 충전소 전경. 사진=SK E&S
SK E&S가 액화수소를 공급하는 부산 장림 충전소 전경. 사진=SK E&S

SK E&S는 대규모 액화수소 생산뿐만 아니라 액화수소 충전소 사업도 함께 추진하고 있다. 자회사 'SK 플러그 하이버스'(SK Plug Hyverse)를 중심으로 전국에 약 40곳의 액화수소 충전소를 구축할 계획이다. 올해에는 약 20개소의 액화수소 충전소 운영 개시를 목표로 하고 있다. 인천에서 생산된 액화수소는 부산, 청주, 이천 등 전국의 수요처에 안정적으로 공급될 예정이다.

SK E&S는 액화수소 충전소 국산화를 통해 국내 수소 생태계 경쟁력 강화에도 기여할 계획이다. 국내 소부장(소재·부품·장비) 기업들의 기술 개발을 지원하고 국산 설비를 활용하며 국내 기업들이 기술과 운영 노하우를 축적할 수 있도록 협력하고 있다.

세계 수소시장 규모. 사진=SK E&S
세계 수소시장 규모. 사진=SK E&S

한편, 에너지, 화학 등 다양한 분야의 글로벌 시장 조사에 참여하는 리서치 전문 업체 글로벌마켓인사이츠는 액화수소의 시장 규모가 2023년 379억 달러를 넘어섰고, 2024년부터 2032년까지 7%의 연평균 성장률(CAGR)을 기록해 2032년 6832억 달러에 이를 것으로 예측하고 있다. 

또 전 세계에서 건설된 상용급 액화수소 플랜트는 약 40여 개이며 미국, 독일, 일본 등에서는 약 250개소 이상의 액화수소 충전소를 운영하고 있다.   우리나라에서는 올해 1월 두산에너빌리티의 액화수소 플랜트(1800t)의 준공을 시작으로, SK E&S(3만t)와 효성중공업(1만8000t)이 액화수소 생산에 나서 국내에서 연간 약 4만t의 액화수소를 생산·공급할 예정이다.액화수소 생산이 본격화됨에 따라 정부는 2022년 말 제5차 수소경제위원회에서 액화수소 충전소를 2025년까지 40곳으로, 2030년까지 70곳으로 확대하기로 했다. 

박준환 기자  naulboo@gmail.com


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