수소 플랫폼사업자 탈바꿈하는 가스공사
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  • 최인수 기자
  • 승인 2022.09.27 13:44
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수소유통전담기관…수소산업 전 밸류체인 활약
해외 그린수소 100만톤 도입…수소액화 기술 확보

[에너지신문] 한국가스공사가 천연가스 공급 도매사업자를 넘어 대한민국 대표 수소 플랫폼 사업자로 탈바꿈하고 있다.

수소생산·공급·활용을 아우르는 전 밸류체인에서 활약하는 수소 플랫폼 기업으로 도약하기 위해 본격적으로 시동을 걸고 있는 것이다.

이같이 수소 중심 사업자로의 변화를 모색하고 있는 것은 수소의 물성과 생산·공급 밸류체인이 천연가스와 매우 유사하기 때문이다. 특히 지난 39년간 가스공사가 쌓아온 천연가스 생산·운송·공급 역량을 감안할 때 수소사업의 최고 적임 기업이라는 인식이 깔려있다. 

▲ 한국가스공사가 추진하고 있는 수소복합충전시설 조감도.
▲ 한국가스공사가 추진하고 있는 수소복합충전시설 조감도.

이를 위해 가스공사는 지난 2018년 12월 한국가스공사법을 개정해 목적사업에 수소사업을 포함시킨데 이어 지난해 1월 수소사업본부를 신설해 수소생산기지 및 충전소 구축, 해외 그린수소 확보 등 수소사업 전 밸류체인 구축을 위한 발판을 마련했다.

지난해 9월에는 비전 2030선포식 ’KOGAS 2021 : A New Era’을 통해 가스공사가 친환경 그린 에너지 기업으로 도약하기 위한 수소 및 신사업 추진 전략을 대외에 전격 선포했다.

이에 따르면 △구체적인 탄소중립 실행계획 마련 및 그린수소 조기 도입 실현 △LNG 냉열·해외 GTP 등 에너지 신사업 확대 및 신규 비즈니스 모델 개발 △철저한 수급 관리 및 개별요금제 마케팅 강화 △최고 수준의 안전관리 체계 구축 △디지털 중심의 일하는 방식 전환 및 조직 혁신을 2022년에 추진할 5가지 핵심 과제로 밝힌 것이다.

가스공사는 2022년을 미래 30년 운명을 결정짓는 골든타임으로 인식하고 화석연료 자원개발기업에서 수소 기반의 친환경기업으로 패러다임 전환에 박차를 가하는 중이다.

전 밸류체인 아우르는 글로벌 수소기업 도약
가스공사는 수소의 생산, 공급, 유통, 활용에 이르는 수소산업 전 밸류체인에서 활약하는 글로벌 수소 전문 기업으로 도약하기 위해 과감하고 선제적인 투자에 나서고 있다.

우선, 수소경제사회 달성에 필수적인 수소 생산 인프라 확충을 위해 창원 및 광주에 거점형 기체 수소생산기지를 구축하고 있다. 

아울러 평택, 통영생산기지 인프라를 활용해 액화수소 생산기지를 구축해 에너지 활용의 경제성을 높일 계획이다.

또한 총 152개의 수소충전소를 구축해 전 국민이 전국 어디서나 편리하게 수소를 사용할 수 있는 인프라 구축에 나서고 있다. 특히 수소 유통 전담기관으로서 수소를 공동 구매해 수소 공급가격 인하와 유통 효율화에 지속적으로 힘쓰고 있다.

광주·창원 생산기지 구축…152개 수소충전소 운영
세계 최초 LNG 냉열 활용한 액화수소기지도 구축

해외 그린수소 도입…수소 액화기술 확보 나서
가스공사는 장기적으로 온실가스 감축 및 국제 사회의 탄소중립 정책에 기민하게 대응하기 위해 중장기적으로 해외에서 그린 수소를 국내로 도입하는 사업을 중점 추진할 계획이다.

정부는 2030년 196만톤의 해외 그린수소 도입을 목표로 하고 있다. 이에 가스공사는 국가 총 도입물량의 50% 이상인 100만톤을 목표로 해외 그린 수소 도입 방안을 조속히 마련할 방침이다.

현재 동남아, 북방, 호주 등으로부터 그린수소 도입을 검토하고 있으며, 글로벌 에너지 기업과 전략적 제휴 및 M&A 등을 통해 대규모 수전해 및 수소액화기술 확보를 속도감있게 추진할 예정이다.

이를 위해 현재 초기 단계에 불과한 기술 수준을 높여 생산·저장·운송·활용 등 전 수소 밸류체인 전 분야에서 단계별 기술개발 로드맵을 수립해 체계적으로 추진하고 있다.

지난해 9월에는 독일 지멘스에너지(Siemens Energy)와 △국내 대용량 그린수소 생산 및 공급 실증 △수소터빈 발전 △해외 그린수소 생산 및 도입 △수소사업 경쟁력 확보를 위한 기술개발 등 수소사업 전 분야에 대해 긴밀히 협력키로 했다.

지난 5월 대구에서 열린 세계가스총회에서는 저장설비 EPC 분야에서 세계적인 역량을 가진 미국 CB&I Storage Solutions(CB&I)와 △액화수소 육상 저장탱크 대형화 △액화수소 운송 선박 기술 개발 에 대해 협력키로 했다. 액화수소 시장에서의 국가 경쟁력을 높이고 국내 수소산업 생태계 발전을 모색하기 위한 것이다.

8월에는 액화수소 저장시설 EPC를 수행한 세계에서 손꼽히는 기업인 Matrix Service Company(Matrix)와 △액화수소 육상 저장탱크 대형화 △액화수소 운송 선박 기술 개발 △국내 액화수소 인수기지 설계 및 건설 등 다양한 분야에서 긴밀히 협력키로 했다.

이에 따라 평택 LNG생산기지 기반의 수소인수기지 개념설계를 공동연구개발(Joint Study) 형태로 진행하게 된다. 이 작업이 성공한다면 1986년 대한민국의 LNG시대를 연 평택생산기지는 한국 최초의 수소생산기지로 탈바꿈하게 된다.

채희봉 가스공사 사장은 “친환경에너지로의 전환은 시대적 사명으로, 가스공사가 지난 1986년 평택에 터미널을 건설하면서 LNG시대를 열었듯이 수소 전 밸류체인 구축을 통해 우리의 힘으로 또 한번 수소시대를 열 것”이라고 밝혔다.

수소에너지 공급 허브 구축
지난해 12월, 가스공사는 광주광역시에서 가스공사 최초로 수소생산기지를 착공한 데 이어 올해 2월에는 창원시와 거점형 수소생산기지 구축 업무 협약식을 가졌다.

2023년 준공 예정인 광주 수소생산기지는 배관망을 통해 공급받은 천연가스를 활용해 승용차 기준 연간 1만여대에 공급하는 수소를 생산하게 된다. 창원 수소생산기지는 연간 2만 5000대의 승용차에 공급할 수 있는 수소를 생산할 예정이다.

현재 광주와 창원에서 운영되고 있는 수소충전소는 인근 산업단지에서 부생수소를 공급받고 있는데, 수소생산기지가 완공되면 공급안정성과 경제성이 높아져 수소차 및 충전소 보급 확대에 가속도가 붙을 것으로 기대된다.

아울러 가스공사는 세계 최초로 LNG냉열을 활용한 액화수소 생산기지 구축사업에도 박차를 가하고 있다.

액화수소 메가스테이션은 가스공사 LNG생산기지의 천연가스를 원료로 수소를 추출한 후 LNG 냉열을 활용해 액화수소로 변환·저장하고, 탱크로리로 수도권 액화수소 충전소에 공급하는 사업이다.  2024년 준공을 목표로 사업이 추진되고 있다.

기체 상태에 비해 부피가 1/800 수준인 액화수소는 저장·운송이 용이하고, 수소충전소 면적이 감소돼 기존 주유소 내에 설치할 수 있어 공급원가 절감 및 편리한 수소 충전이 가능한 게 장점이다.

이에 가스공사는 LNG 기화 공정에서 발생돼 버려지는 냉열 에너지를 세계 최초로 수소액화에 활용함으로써 비용을 최대 30%까지 낮춰 경제적인 수소 상용화에 기여할 것으로 기대된다.

지난해 5월 가스공사는 평택 액화수소 메가스테이션 사업을 위해  GS칼텍스와 ‘액화수소 생산·공급 사업의 성공적 론칭 및 전략적 제휴를 위한 업무협약’을 체결한 바 있다.

이 사업은 가스공사의 LNG 생산 인프라와 냉열을 활용한 경제적인 수소 생산의 이점과 더불어 국내 최대 에너지 공급 네트워크를 가진 GS칼텍스의 충전소 인프라를 활용한 수소 공급망 확보가 가능하기 때문에  앞으로 평택 기반의 수도권 수소생산·판매의 시너지가 극대화될 것으로 기대된다.

▲ 한국가스공사 광주 수소생산기지 착공식이 열리고 있다.
▲ 한국가스공사 광주 수소생산기지 착공식이 열리고 있다.

수소충전소 구축사업
가스공사는 2030년까지 총 152개소의 수소충전소를 구축해 전국민이 어디서나 편리한 수소충전을 할 수 있는 인프라를 구축할 방침이다.

액화수소충전소 90기와 수소에너지네트워크(Hynet) 등 민간과 협업을 통해 60개소의 기체수소 충전소를 구축할 예정이며, 김해 충전소와 대구 혁신도시 충전소 2개소는 직영으로 운영한다.

지난해 가스공사는 현대로템 등 5개사와 융복합 수소충전소를 구축·운영하는 출자회사 ‘하이스테이션’ 설립을 위한 주주협약을 체결했다.

융복합 충전소는 수소·LNG·CNG·전기 등 다양한 차량용 연료를 충전할 수 있는 All-in-One 충전소다. 가스공사는 이 협약으로 설립되는 합작법인을 통해 시내버스 차고지를 중심으로 하루 최대 72대의 수소버스를 충전할 수 있는 융복합 수소충전소 6곳을 구축할 예정이다.

융복합 수소충전소는 기체수소를 운송받아 공급하는 여타 충전소와는 달리 천연가스를 활용해 현장에서 수소를 직접 생산하는 충전소기 때문에 많은 양의 수소가 필요한 수소버스, 수소트럭에도 경제적이고 안정적인 공급이 가능하며, 수소 뿐만 아니라 천연가스 차종에도 연료를 공급할 수 있기 때문에 소비자 편의성을 제고하고 충전소의 수익성을 개선할 것으로 예상된다.

앞서 가스공사는 지난해 7월 공사 최초의 수소충전소인 김해 수소충전소를 구축해 운영을 개시했으며, 본사가 위치한 대구혁신도시에도 자체적으로 수소충전소를 구축해 올해 5월 운영을 개시했다. 가스공사가 명명한 충전소 브랜드 네임은 ‘H2U(Hydrogen to you)’다. 국민에게 수소를 언제 어디서나 편리하게 공급한다는 의미를 갖고 있다.

아울러 대구 혁신도시 충전소를 자사 대표 에너지 체험 공간으로 구축했다. 충전소 부지 내 28평 규모로 마련된 수소 홍보관에서 로봇 등 최신 기술을 활용해 수소 에너지에 대한 관람객의 이해도를 높이고 가스공사가 추진하는 수소사업을 실시간 홍보할 수 있는 ‘플래그십 스토어’로 운영하고 있다.

융복합 충전소도 구축 운영…‘하이스테이션’ 설립
해외 실증사례 분석…20% 수소혼입 상용화 실증

수소경제 선도 ‘수소유통 전담기관’ 선정
가스공사는 산업통상자원부가 수소경제 선도를 위해 진행한 수소 전담기관 공모에서 ‘수소 유통 전담기관’으로 선정돼 향후 수소경제에 중추적인 역할을 담당하게 된다.

‘수소경제 육성 및 수소안전에 관한 법률’ 제 34조에 따라 수소 유통체계 확립, 수소 거래 및 적정가격 유지, 수소의 수급관리, 유통질서 확립을 위한 점검·지도, 수소 충전소에 관한 정보 수집 및 제공 등 수소유통 전반에 걸쳐 사업을 이행한다.

지난해 2월 5일 본격 시행된 세계 최초 ‘수소법’에 따라 수소충전소 운영자는 수소유통 전담기관인 가스공사에 수소 판매가격을 보고해야하며, 가스공사는 수소 유통전담기관 홈페이지(www.khydi.or.kr)를 통해 그 가격을 공개하고 있다.

이 서비스는 국민에게 충전소 정보, 충전시간, 가동여부, 대기차량 및 부대시설 등 충전소 이용편의 정보와 판매실적 등을 실시간으로 제공해 수소차 이용자의 만족도를 향상하고 수소충전소 이용 활성화에 기여할 것으로 기대된다.

수소 혼입 실증 사업 추진
정부는 온실가스 감축 및 탄소중립을 달성하기 위한 일환으로 도시가스 수소 혼입 실증 사업을 추진하고 있다.

수소 혼입은 도시가스 공급배관에 수소를 도시가스와 혼입해 공급하는 것이다. 가스공사 또는 일반 도시가스 사업자의 정압시설에 수소혼입시설을 설치해 도시가스 배관망을 통해 수소와 천연가스를 사용자에게 공급하는 것을 말한다.

도시가스 배관에 수소를 혼입하게 될 경우 두 가지의 효과를 기대할 수 있다. 우선 수소를 혼입하는 만큼 도시가스 사용량을 줄여 온실가스 발생량을 줄일 수 있다.

우리나라의 연간 천연가스 사용량은 약 4000만톤이다. 수소를 10vol% 혼입시, 연간 129만톤의 천연가스 사용량이 감소하게 됨에 따라 연간 355만톤의 이산화탄소를 감축할 수 있게 된다.

둘째 수소 혼입은 수소 전용배관망이 갖춰지기 전에 수소경제를 활성화할 수 있는 전국적이면서 효율적인 수소 공급방안으로 정부는 판단하고 있다.

전국 곳곳에 연결돼 있는 도시가스 배관망을 활용해 수소를 혼입해 공급하게 되면 가정용 가스보일러 및 가스레인지와 산업용 보일러, CNG 버스는 물론 발전용 가스터빈 등 도시가스를 사용하는 모든 기기에서 수소를 함께 사용할 수 있다.

도시가스 배관을 활용한 수소 혼입은 온실가스를 감축하고 수소 공급 경제성을 제고할 수 있는 현실적인 방안으로 인식됨에 따라, 미국과 영국, 독일 등 해외에서도 도시가스 수소 혼입 추진을 위한 실증을 활발히 추진하고 있다.

미국은 ‘HyBlend 프로젝트’를 통해 2020년말부터 천연가스 배관의 수소 호환성, 수명 분석 등에 대한 연구를 진행 중이며, 영국과 독일은 단계적으로 수소를 20%까지 혼입하는 것을 목표로 활발한 연구개발을 진행하고 있다.

전 세계적으로 수소 혼입 상용화를 위한 실증연구가 활발히 수행되고 있는 것이다. 우리 정부는 2026년 도시가스 수소 20% 혼입 상용화 및 수소 수요 107만톤, 탄소배출량 절감 750만톤을 목표로 단계별 혼입 실증 계획을 발표한 바 있다. 현재 가스공사 및 가스안전공사 등으로 구성된 도시가스 수소 혼입 실증 추진단이 발족돼 사업을 추진하고 있다.

가스공사는 해외 실증사례 분석 및 시험설비 구축, 수소 혼입 실증 및 운영기술 개발을 담당하고 있다.

지난 3월에는 한국남부발전과 그린수소 배관 혼입 기술 개발 협력을 위한 업무협약을 체결했다. 양사는 협약을 통해 한림 빛드림 발전소 배관의 수소 혼입 시범 운영과 수소사업 경쟁력 확보를 위한 기술개발 등에 긴밀히 협력키로 했다.

가스공사는 이 협약을 통해 한림 빛드림 발전소 배관의 수소 혼입 시범 운영과 수소사업 경쟁력 확보를 위한 기술 개발 등에 긴밀히 협력함으로써 탄소중립을 견인하고 수소경제 활성화에 선도적인 역할을 수행해 나갈 계획이다.

한편 가스공사는 천연가스 인프라를 활용해 경제적이고 안전한 수소에너지 전환 및 국가 온실가스 감축 목표 조기 달성에 적극 나서고 있다.

▲ 대구혁신도시 수소충전소 H2U 전경.
▲ 대구혁신도시 수소충전소 H2U 전경.

지난 5월 한국철강협회와 ‘고압 주배관용 수소 배관 개발 협력을 위한 업무협약(MOU)’을 체결한 데 이어, 고압 천연가스 주배관망의 수소 혼입 및 전용 가능성을 검토하기 위해 해외 전문 인증기관인 DNV(노르웨이 선급협회)와 ‘천연가스 주배관 수소 혼입 컨설팅 기술용역 계약’을 체결했다.

천연가스 인프라를 활용한 수소 공급을 위해서는 배관 재질 특성, 주변 설비 수용성, 연소기기 안정성 등을 두루 고려해야 하기 때문이다.

가스공사는 앞으로 DNV와 함께 수소 혼입 농도별(20%, 50%, 100%) 배관 설비에 미치는 영향을 평가해 설비 개선 과제를 발굴할 계획이다.

또 2025년까지 수소 20% 혼입실증을 목표로 고농도 수소공급을 위해 발전사 천연가스 공급배관을 시작으로 수소전용(轉用)화에 나설 계획이다. 아울러 수소 혼입 실증 연구 및 관련 기술 확보에도 박차를 가하고 있다.

2023년부터 평택 LNG 기지에 천연가스 파일럿 공급설비(Test-Bed)를 구축해 수소 혼입을 실증할 예정이며, 기존 배관 수명 평가 용역 및 해외 실증사업 공동 참여를 통해 수소 혼입 효율성을 높여줄 수소 분리(Deblending) 기술 등도 함께 확보할 계획이다.

수소 경제 핵심은 ‘안전’
수소경제사회의 핵심은 바로 ‘안전’이다. 안전성이 담보되지 않는다면 국가정책으로 추진할 동력을 잃어버리기 때문이다.

가스공사는 수소를 안전하게 사용할 수 있도록 안전관리에 법과 제도적 장치를 만드는데 기여하고 39년간 천연가스를 안전하게 공급한 경험을 바탕으로 수소 생산 및 저장·운송 등 전주기의 안전관리 시스템을 구축할 예정이다.

또한 시범사업 등을 통해 지역 주민들과 적극 소통해 수소에 대한 인식 개선과 국민 불안을 해소시킨다는 방침이다.

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