[일렉트릭파워] 수소는 시장 규모·투자·정책의 변화로 인해 실행 가능한 탈탄소화 경로로써 새롭게 주목받고 있다. 지난 2년, 특히 최근 6개월 전 세계적으로 수소에 대한 관심이 높아지면서 친환경 수소 정책의 판도가 바뀌었다.
2020년 여름 유럽에서는 철강, 암모니아, 화학물질, 유동성 등 탄소 저감이 어려운 분야 전반에 대해 탈탄소화 자금지원에 중점을 둔 유럽과 독일의 수소전략을 도입했다.
수소의 생산방식은 아직 새로운 개념이다. 블룸버그는 사용 가능한 여러 수소 타입들을 소개하고, IEA는 글로벌 수용능력을 추적하고 있다. 관련 분야를 선도하고 있는 유럽은 공공민간단체인 유럽청정수소연맹(ECHA)을 조직하기도 했다. 에머슨은 지난해 ECHA에 가입한 바 있다.
미국 정부는 화석 생산과 비용균형점에 도달할 수 있도록 지지하겠다는 의사를 분명히 했다. 이에 맞춰 새로운 그린수소 가치사슬의 참여자들은 해당 분야에 대한 투자를 두 배로 늘리고 있다. 지난 몇 년간 그린수소 전략을 발표하는 글로벌 산업 컨소시엄과 파트너십이 급증했다.
수소는 다음과 같은 이유로 전도유망한 탈탄소화 가능성을 제공한다.
첫째, 공급측면에서 수소는 화석이나 재생 가능한 대부분의 주요 에너지원에서 생산할 수 있다. 공급원이 다양하기 때문에 탈탄소화 방안으로 매우 각광받고 있다. 현재 증기 메탄 개질이나 석탄 가스화를 통한 화석연료 기반의 수소가 가장 일반적이다. 정책적으로 전기 분해와 결합된 풍력·태양광 등 저탄소 에너지원 사용에 중점을 두고 있다.
둘째, 수요측면에서 수소는 많은 양이 최종 사용부문에서 유통되고 있으며 새로운 응용분야에서도 추진력을 얻고 있다. 분자 형태의 수소는 산업 원료로 사용되고 에너지 운반체 역할도 할 수 있다. 또 다른 분자와 결합해 수소 기반 연료·공급 원료를 생산할 수 있다. 화학 공정에 투입되지 않는 경우 가스터빈, 가스그리드 블렌딩, 보일러, 연료전지와 같은 다양한 방식으로 열에너지나 전기의 원천이 될 수도 있다.
셋째, 수소는 에너지원이 아닌 에너지 운반체다. 전기는 소비되거나 전환돼야 하지만 수소는 저장·운송될 수 있는 분자 즉, 화학에너지 운반체라는 점이 수소와 전기의 가장 큰 차이점이다. 이에 따라 수소를 놓고 특정 사용사례에서 전기를 보완하거나 전기와 경쟁하지 않는다.
이 같은 생산방식 변화는 생산자와 최종 사용자에게 탈탄소화 기회를 제공하는 동시에 주요과제도 제시하고 있다.
우선 여러 개의 1~10MW 전해조 모듈을 통합해 20/50MW 턴키 솔루션을 형성하거나 100~200MW 플랜트를 설계할 경우 자동화장비나 제어 복잡성에 대해 5x/20x 계수를 사용해야 할지 고민해야 한다. 개발자는 비용 효율적인 솔루션 제공을, 사용자는 최상의 운영성능을 원한다. 그렇다면 어떻게 자본과 운영지출의 균형을 맞출 것인지 생각해야 한다.
현재 PEM과 알칼리 전해조는 CAPEX·OPEX 측면에서 모두 화석연료 기반 수소생산에 비해 지나치게 비싸다. 최적 설계와 자동화를 통해 생산비용을 절감할 수 있는 방안을 찾아야 한다.
또 전력계통 부문 결합의 일환으로 수소를 운반할 경우 가스 순도와 계량 정확성도 살펴봐야 한다.
에머슨은 그린수소 생산비용 절감을 비롯해 수소 생산 확대와 관련된 과제를 해결하기 위해 다양한 자동화·공정제어 포트폴리오를 확보하고 있다. 현장계측은 물론 공정제어, 데이터관리 솔루션, 프로젝트 실행 등 주요영역에서 자동화 전문지식을 제공한다.
