친환경 에너지기업 꿈꾸는 두산, 수소 산업 본격 시동
두산퓨얼셀 수소연료전지, DMI 수소모빌리티 등 강점 보유
재생에너지, 폐플라스틱 등 다양한 방면으로 수소생산 도모한다

지속가능하고 청정한 에너지로의 전환은 대기오염과 지구온난화를 해결하기 위해 최우선적으로 고려돼야 할 사항으로 꼽힙니다. 현재 화석연료를 에너지원으로 사용하는 에너지 산업은 가장 많은 온실가스를 배출하는 산업이기 때문입니다. 이에 화석에너지원을 대체할 다양한 에너지원들이 논의되고 있는데, 그 중에서도 가장 큰 주목을 받고 있는 에너지원은 '수소(H2)'입니다.

수소는 우주 질량의 75%를 차지할 정도로 풍부할 뿐만 아니라 연소하더라도 소량의 물과 아주 적은 양의 질소산화물만 발생시키는 않는 청정에너지로 불립니다. 또한 질량 1g당 발열량이 석유보다 3배 이상 높은 에너지원으로, 신재생에너지가 가지고 있는 불안정성을 해소해줄 에너지로 주목받고 있습니다.

세계정부를 비롯한 일부 기업들은 수소 경제로의 전환을 목표로 하고 있으며, 수소 에너지의 주도권을 잡기 위해 치열하게 경쟁하고 있습니다. 이에 이번 기사에서는 국내 기업들이 수소 경제로 전환하기 위해 어떤 노력을 하고 있으며, 수소 사업을 이끌기 위해 어떤 기술을 연구하고 있는지 알아보겠습니다. 일곱 번째 순서는 수소 산업 분야에 한 발 앞선 핵심기술을 보유하고 있으며, 이를 통해 친환경 에너지기업으로 전환을 꿈꾸고 있는 두산그룹입니다. [편집자 주]

수소, 산소의 전기화학 반응을 통해 전기와 열을 생산하는 두산퓨얼셀 발전용 수소연료전지 제품.(두산 제공)/그린포스트코리아
수소, 산소의 전기화학 반응을 통해 전기와 열을 생산하는 두산퓨얼셀 발전용 수소연료전지 제품.(두산 제공)/그린포스트코리아

[그린포스트코리아 임호동 기자] 수소 시장을 선점하기 위한 보이지 않는 경쟁이 치열하다. 그 중에서도 두산그룹은 지난 4월 수소 TFT(테스크포스팀)을 구성하고 수소 시장 선점을 위한 큰 그림을 그리겠다고 공표한 바 있다. 주요 시장으로 북미 시장을 겨냥한 두산그룹은 수소 생산-유통-활용에 이르는 밸류체인 전반에 걸쳐 시장을 찾고 비즈니스 실행 계획을 수립·추진한다는 방침이다. 특히 수소연료전지, 수소모빌리티 등의 앞선 기술을 보유하고 있는 두산그룹은 다양한 협업을 통해 수소 생산 기술을 개발하고 있으며, 유통과 활용방안을 모색해 나가고 있다.  

◇ 박정원 회장 "친환경 에너지기업으로 전환하는데 주력" 

박정원 두산그룹 회장은 올해 신년사를 통해 “어려운 과거를 뒤로 하고 올해 친환경에너지기업으로 전환하는 데 주력하겠다”고 밝혔다.

실제 지난해 자금난을 겪었던 두산은 강도 높은 구조조정을 통해 올해 1분기 올해 1분기 두산은 지난해 연간 실적을 뛰어넘는 영업이익을 내며 흑자로 전환에 성공했다.

이에 그치지 않고 두산그룹은 수소 에너지를 기반으로 새로운 친환경에너지기업으로 도약하겠다는 밑그림을 그리고 있다. 지난 4월 두산그룹은 두산중공업, 두산퓨얼셀 등 계열사의 전문인력을 모아 ㈜두산 지주부문에 수소 TFT를 구성하고, 수소사업 전반에 걸친 전략 수립에 나선다고 밝혔다.

두산 수소TFT는 글로벌 수소시장을 분석하고 국가별, 정책별 시장기회를 파악하기 위해 장을 선점하기 위해 구성된 외부 전문기관과 손잡고 글로벌 수소시장 분석에 우선 착수했다. 두산 수소TFT는 그룹에 축적된 수소사업 역량을 결집해 수소 생산-유통-활용에 이르는 밸류체인 전반에 걸쳐 시장을 찾고 비즈니스 실행 계획을 수립한다는 계획이다. 특히 두산그룹은 북미 시장에 주목하고, 미국 각 주별 수소시장 분석에 심혈을 기울이고 있다.

이와 함께 수소TFT는 두산그룹이 보유한 기존 수소기술의 효율을 끌어 올리고, 향후 필요한 핵심기술 확보 전략을 세우기 위해 노력하고 있다. 두산 관계자는 “그룹 내 축적된 역량을 모아서 최대한의 시너지 효과를 만들어낼 것이며, 추가로 필요한 부분에 대해선 전략적 파트너를 찾거나 M&A를 통해 단기간에 역량을 끌어올리는 것도 공격적으로 추진할 계획”이라고 밝혔다.

수소연료전지를 활용해 2시간 이상의 비행시간이 가능한 두산모빌리티이노베이션의 수소드론(두산 제공)/그린포스트코리아
수소연료전지를 활용해 2시간 이상의 비행시간이 가능한 두산모빌리티이노베이션의 수소드론(두산 제공)/그린포스트코리아

◇ "연료전지 기술 포트폴리오 경쟁력 높다" 

두산그룹은 수소 산업을 새로운 성장동력으로 시장 개척에 자신감을 보이는 데는 이유가 있다. 두산그룹 관계자는 “두산그룹은 주요 수소산업분야에서 한발 앞선 경쟁력을 보유하고 있다”며 수소연료전지 발전분야와 수소를 활용한 모빌리티를 꼽았다.

먼저 인산형연료전지(PAFC)를 주력 생산하고 있는 두산퓨얼셀이다. 두산퓨얼셀의 연료전지 생산기술은 수소연료전지 발전 분야에서도 국내 시장을 주도하고 있다. 인산형연료전지 뿐만 아니라 영국 세레스파워(Ceres Power)와 함께 고체산화물연료전지(SOFC)기술을 개발하고 있는 두산퓨얼셀은 최근 3년 연속 신규수주액 1조원을 달성했으며, 2023년 매출 1조 5000억원 달성을 목표로 하고 있다. 이와 함께 두산퓨얼셀파워는 5kW·10kW 건물용, 1kW 주택용 수소연료전지, 100kW급 수소시스템 등 고분자전해질형 연료전지(PEMFC) 라인업을 갖추고 있다.

두산 관계자는 “국내 발전용 수소연료전지 공급자가 많지 않은 상황에서 두산이 보유한 연료전지 기술 포트폴리오는 다양한 수요에 대처할 수 있어 경쟁력이 높다는 업계의 평가를 받고 있다”고 말했다.

또 두산그룹이 수소산업에서 주목하고 있는 분야는 바로 수소를 활용한 모빌리티다. 특히 두산그룹은 축적된 연료전지 기술을 바탕으로 소형화된 모바일 연료전지팩을 개발하고 수소 모빌리티 분야에 진출하고 있다. 그 첫 번째 모델이 바로 두산모빌리티이노베이션(DMI)이 세계 최초로 개발·양산하고 있는 수소드론이다. 특히 특히 세계 최초로 수소 연료전지를 활용한 DMI의 연료전지팩은 드론의 비행시간을 2시간가량으로 늘리는 데 성공한 바 있다. 이미 DMI는 수소드론을 통해 외딴 지역에 대한 응급 물품 배송, 가스배관 모니터링, 장시간 산림 감시 등 관제, 해상 인명 구조 등 다양한 상황에서 제품의 성능을 입증한 바 있다.

두산 관계자는 “취미용 드론에 이어 상업용 드론 시장이 빠르게 성장하고 있으며, 전 세계적으로 드론에 대한 규제를 완화해 국가 주요 성장 동력으로 육성하려는 상황”이라며 “현재 일반 드론의 배터리는 최대 30~40분 비행만 가능한 수준이라 수소 드론이 확실한 성능상의 차별화된 우위가 존재하고 있으며, 이러한 원천 기술을 바탕으로 세계를 선도할 수 있는 매우 좋은 기회라고 생각한다”고 말했다. 또한 "획기적인 드론 비행시간을 구현한 DMI 연료전지팩은 인프라 산업 현장 및 물류운송 산업에서 다양하게 쓰이는 신개념 플랫폼이 될 것이며, DMI는 2시간 이상 드론 비행이 가능한 솔루션으로 고객에게 새로운 가치와 혁신적 비즈니스 모델을 제공하게 될 것”이라고 덧붙였다.

지난해 11월 경상남도, 창원시, 창원산업진흥원 등과  ‘창원수소액화사업 EPC 계약 및 투자확약’을 체결하고, 2022년 완공을 목표로 수소액화플랜트를 건설하고 있는 두산중공업(두산 제공)/그린포스트코리아
지난해 11월 경상남도, 창원시, 창원산업진흥원 등과 ‘창원수소액화사업 EPC 계약 및 투자확약’을 체결하고, 2022년 완공을 목표로 수소액화플랜트를 건설하고 있는 두산중공업(두산 제공)/그린포스트코리아

◇ 다양한 수소 포트폴리오가 목표  

이처럼 두산그룹은 수소의 활용하는 분야에서 강점을 보이고 있다. 이에 그치지 않고 두산그룹은 수소의 생산과 유통으로 산업을 확장한다는 방침이다.

먼저 두산그룹은 다양한 수소 생산에 나서고 있다. 두산중공업은 지난해 11월부터 시작된 제주도에서 시작한 ‘그린수소 실증사업’에 참여해 탄소배출이 전혀 없는 그린 수소를 생산하고 있다. 제주에너지공사가 보유한 동복·북촌 풍력단지에서 추진되는 해당 사업은 풍력으로 생산된 3MW의 재생에너지로 물을 분해해 하루 약 600kg의 수소를 생산하는 사업이다. 이를 통그린 수소를 생산하고 있는 두산중공업은 해당 지역에 생산된 수소를 압축 저장하는 시스템도 구축할 예정이다.

이와 함께 두산중공업은 지난해 11월 블루수소 생산을 위해 경남 창원시와 업무협약을 체결하고, 두산중공업 창원공장 부지에 2022년 완공을 목표로 ‘수소액화플랜트’를 건설하고 있다. 블루수소는 액화천연가스(LNG)를 통해 수소를 추출하는 방식으로, 추출 과정에서 발생하는 이산화탄소를 포집·저장하는 등 공정 과정에서 탄소 배출을 최대한 줄여 만든 수소다. 두산중공업은 창원의 수소액화플랜트에 고효율 이산화탄소 포집·활용·저장(CCUS) 기술을 활용해 블루수소를 생산할 방침이다.

두산그룹은 하루 5톤의 액화수소 생산을 목표로 하는 수소액화플랜트를 통해 수소의 유통도 이뤄간다는 방침이다. 2023년부터 상업운전을 통해 생산되는 수소를 전국 수소 충전소 등에 공급한다는 계획이다. 이를 위해 두산그룹은 경상남도와 창원시와 액화수소 구매 확약을 체결한 바 있다. 특히 액화수소는 기체수소에 비해 부피가 1/800로 줄어들어 저장과 운송이 용이하며, 수소충전소도 부지면적을 절반으로 줄일 수 있어 도심지 주유소나 LPG충전소 등과 복합화할 수 있다.

이외에도 두산중공업은 폐플라스틱 연속식 열분해 전문기업인 리보테크와 업무협약을 체결하고, 폐플라스틱 및 비닐을 통해 수소를 생산하는 기술을 개발하고 있다. 이번 업무협약을 통해 리보테크는 폐플라스틱을 연속식으로 열분해해서 가스를 생산하고, 두산중공업은 열분해 가스를 수소로 개질하는 핵심설비와 공정을 개발할 예정이다.

두산중공업은 올해까지 하루 300Kg 가량의 수소를 생산할 수 있는 수소 개질기를 개발해 경상북도 문경시에 위치한 리보테크에 설치·운전할 예정이다. 이후 실증과제를 통해 폐플라스틱으로부터 하루 3톤 이상의 수소를 생산할 수 있도록 기술을 상용화할 예정이다.

두산퓨얼셀도 LPG 등 가스를 원료로 전기·열·수소를 모두 만드는 트라이젠(Tri-gen)을 국책과제로 개발 중이다.

하지만 일각에서는 폐플라스틱이나 천연가스를 활용하는 블루수소의 생산 과정에서는 이산화탄소가 발생해 친환경적이지 않다는 지적도 있다. 이에 대해 두산 관계자는 “수소 산업 포트폴리오의 다각화를 위해 힘쓰고 있다”며 “탄소배출이 없는 그린수소 실증 사업에 참여하는 등 친환경 에너지 기업으로 전환하는 것을 목표로 노력할 것”이라고 말했다.

한편 두산그룹은 수소 산업 포트폴리오 확대를 위해 다양한 협업을 이어가고 있다. 두산중공업은 암모니아를 연료로 하는 수소 터빈 개발을 위해 포스코, 포항산업과학연구원과 협업을 이어가고 있으며, 울산광역시, 한국동서발전, SK가스 등과 수소터빈 개발을 위한 협업도 함께 진행하고 있다. 또한 두산중공업과 한국수력원자력은 ‘청정 수소 생산 및 에너지 융복합 사업 협력강화를 위한 업무협약’을 체결하고 중소형원자로를 활용한 수소 생산 및 저장설비 구축과 운영기술 개발 등의 공동연구를 진행하고 있다.

두산퓨얼셀 역시 현대중공업의 조선 지주사인 한국조선해양과 업무협약을 체결하고, 선박용 연료전지 공동 개발을 추진하고 있다.

hdlim@greenpost.kr

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