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FOCUS

건설업계에 부는 ‘청정수소’ 바람, 플랜트 시장을 잡아라

건설업계 ‘ESG 경영’ 붐 타고 저탄소 수소사업 각광
DL이앤씨, 탄소포집·암모니아 플랜트 사업 주목
국내 플랜트社 ‘액화수소 vs 암모니아’ 경쟁 구도 형성
그레이수소 비판…CCUS 기술로 지속 성장 모색

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[월간수소경제 성재경 기자] 건설업계에도 ESG(환경·사회·지배구조) 경영 바람이 거세다. 삼성물산, 현대건설, 대우건설, GS건설, DL이앤씨(구 대림산업) 등 5대 상장 건설사뿐 아니라 SK에코플랜트, 한화건설 등이 ESG 경영에 나서고 있다.


SK건설은 지난 5월 ESG를 선도하는 친환경 기업의 이미지를 새롭게 가져가기 위해 사명을 ‘SK에코플랜트’로 변경했다. 지난해 1조 원을 들여 국내 최대 종합 환경플랫폼 기업인 EMC홀딩스를 인수했고, 최근에도 충청권의 폐기물 회사 4곳을 인수하기로 하는 등 환경 관련 사업에 집중하고 있다. 


한화건설도 올해 한화솔루션과 한화에너지 등 그룹 계열사와 손을 잡고 다양한 그린수소 에너지사업 참여를 검토하고 있다. 이미 지난해 충남 대산 산업단지에서 부생수소를 활용한 세계 최초이자 최대 규모인 50MW 대산 수소연료전지 발전소를 준공한 바 있다.

 



DL이앤씨의 탄소포집·암모니아 플랜트 사업

탄소중립은 이제 거스를 수 없는 시대의 사명이 됐다. 투자유치, 수주 등 경영활동에 직접 영향을 미치면서 국내 대다수 기업과 금융사들이 ESG를 경영의 핵심 목표로 설정하고 있다. 지난 5월 28일에 국민연금이 기금운용회의를 열고 ‘탈석탄’을 공식화한 것도 이런 흐름과 관련이 있다. 기후변화를 막기 위한 국제 환경규제에 대비하기 위해 석탄을 채굴해서 발전하는 탄소 다배출 산업에 대한 투자제한전략을 도입하기로 한 것이다. 


그동안 국내 건설업계는 수소에너지, 그린수소, 탄소포집(CC) 관련한 플랜트 사업에 별 관심을 두지 않았다. 수요가 없다 보니 기술개발의 필요성을 느끼지 못했다. 하지만 올해 들어 분위기가 바뀌었다. 전 세계적인 탄소중립 기조에 맞춰 친환경 사업을 추진하고 여기서 성장 동력을 찾겠다는 목소리가 나오기 시작했다. 그 선두에 선 회사가 DL이앤씨다.


DL이앤씨는 대림산업의 건설사업 부문을 올해 1월 초 인적분할하면서 설립됐다. ESG 분야 신사업으로 수소에너지와 탄소저감 사업 진출의 기반을 가장 잘 갖춘 국내 건설업체에 든다. 


CDP(Carbon Disclosure Project), 즉 탄소정보공개프로젝트라는 영국의 비영리 단체가 있다. CDP는 전 세계 약 9,500여 개 기업이 참여하는 글로벌 환경정보 프로젝트로 재무, 사회적 책임, 환경경영 등 기업의 지속가능성을 평가하는 지표를 제공한다. 다우존스 지속가능경영지수(DJSI)와 함께 가장 권위 있는 평가지표에 든다. DL이앤씨는 지난 4월 CDP 한국위원회가 주관하는 CDP 기후변화 대응 우수기업 시상식에서 건설업 부문 최우수 기업에 선정된 바 있다. 


DL이앤씨는 지난 3월, 수소에너지와 CCS 등 친환경 분야에서 신사업을 적극 추진하겠다는 전략을 내놨다. 국내 수소공급은 천연가스에서 추출한 ‘개질수소’와 석유화학 제품을 만드는 과정에서 발생하는 ‘부생수소’를 통해 이뤄지고 있다. DL이앤씨는 천연가스와 석유화학 플랜트 건설 분야에서 국내 최고 수준의 기술력을 보유하고 있다. 국내외에서 수소생산 플랜트의 EPC 사업을 수행한 다수의 실적을 확보해 향후 관련 설비 확대에 큰 기대를 걸고 있다.


DL이앤씨는 수소 캐리어로 주목받고 있는 암모니아에도 강점이 있다. 2018년에 사우디아라비아 국영 광물회사인 마덴의 뉴 암모니아 프로젝트를 8억9,200만 달러(약 1.1조 원)에 수주한 바 있다. 사우디 동부 쥬베일에서 북쪽으로 80km 거리에 있는 라스 알 카이르에 암모니아 생산공장을 짓는 사업이다. 이 공장은 천연가스를 이용해 하루에 3,300톤의 암모니아를 생산하게 된다.


암모니아 생산 공정은 이렇다. 천연가스(CH4)를 개질해 수소를 생산한 뒤 이를 질소와 합성해 암모니아(NH3)를 만든다. 천연가스를 개질할 때 나오는 이산화탄소를 제거하는 것이 이 공장의 핵심 설비에 든다. CO2가 남아 있으면 암모니아 합성을 방해하기 때문에 반드시 제거해야 한다. 



당시 대림산업은 1년 2개월의 제작 기간을 거쳐 높이 약 50m에 이르는 2기의 스테인리스 대형 탱크 구조물을 국내에서 제작해 사우디로 운송한 후, 현장에서 11시간 만에 탱크 설치를 완료한 바 있다. 작년 9월의 일이다. 마덴의 암모니아 생산공장은 올해 하반기 준공을 앞두고 있다. 


DL이앤씨는 그 기술력을 인정받아 호주 플랜트 시장 진출도 추진했다. 지난 5월 호주의 리 크릭 에너지(Leigh Creek Energy Limited)와 암모니아와 요소 생산공장 건설을 위한 타당성 조사와 기본설계를 수행하는 업무협력 합의각서(HOA)를 체결했다. 본 계약 체결이 완료되면 1년간 타당성 조사와 기본설계를 수행하게 된다. 향후 EPC 수주에도 유리한 고지를 점할 수 있게 된다.   

 

액화수소·암모니아 플랜트 시장 각광

천연가스 개질에서 나오는 다량의 이산화탄소를 포집하면 블루수소로 인정을 받게 된다. 청정수소발전의무화제도(CHPS) 시행을 앞두고 CCUS(탄소 포집·활용·저장) 기술이 주목을 받는 이유다. 포집한 CO2는 따로 활용하거나 땅속에 주입해 영구 저장하게 된다. 


DL이앤씨는 이미 10여 년 전부터 탄소 포집 기술을 개발해왔다. 한전전력연구원이 주도한 CCS 국책 연구과제 1~2단계에 모두 참여해 CO2 포집 플랜트 기본설계를 수행했다.


한국중부발전에서 운영하는 보령석탄화력 7, 8호기 하단에는 10MW 규모의 ‘습식아민 CO2 포집 설비’가 붙어 있다. 현재 국내 기술로 만든 가장 큰 규모의 CCUS 파일럿 설비로 280억 원을 들여 지난 2013년 5월에 완공했다. 이후 2017년 9월에는 CO2 압축액화설비를 갖추고 한국특수가스를 통해 이산화탄소를 유통 중이다.




보령화력의 CCU 설비는 최적화 과정을 거쳐 작년 한 해 약 3만5,000톤의 이산화탄소를 포집하는 데 성공했다. DL이앤씨는 하루에 약 3,000톤의 이산화탄소를 포집할 수 있는 기본설계 능력을 확보하고 있는 셈이다.  


정부의 탈탄소 정책에 따라 탄소배출 비용에 대한 부담이 큰 발전사나 철강, 석유화학, 시멘트 업체들을 중심으로 CCUS 설비 발주가 예상되지만, 업체 입장에서는 설치비나 운영비에 대한 부담이 큰 것이 현실이다. 보령화력만 해도 탄소를 포집해서 유통하는 설비 투자로만 300억 원이 들었다. 정책 지원 없이 발전사의 투자로만 진행하기에는 버거운 사업이다.


포집한 이산화탄소는 파프리카나 토마토 같은 하우스 시설의 농작물 생장활성제로 쓰거나, CO2 용접용 가스, 음료용 탄산가스, 드라이아이스 제조, 반도체 세정 등에 쓰임이 있다. 하지만 그 양은 한정적이다. 가스업체 한 곳에서 LNG 개질로 블루수소를 생산한다며 연간 200만 톤 이상의 탄소를 포집할 경우 이산화탄소 유통시장에 교란이 생긴다. 포집한 이산화탄소의 수요처를 발굴하는 일이 시급한 이유다.  


정유사나 화학사는 자체 생산 공정에 이산화탄소를 활용할 수 있다. 다만 그 양을 초과하거나 새로운 수요처를 찾지 못할 확률이 높다. 그때는 땅속에 묻는 수밖에 없다. 국내로 보면 내년 6월 천연가스 생산이 종료되는 동해가스전에 CO2를 영구 저장하는 방안이 연구되고 있다. 한국석유공사는 지난 5월 SK이노베이션과 협약을 맺고 2030년까지 연간 400만 톤 이상의 CCS 구축을 목표로 국책과제를 수행 중이다. 


SK이노베이션은 이번 과제를 통해 최적의 탄소 포집 기술을 검증해 사업 타당성 평가에 나설 방침이다. 이 기술을 SK에너지 울산CLX의 수소 플랜트에 적용할 경우 공정상 발생하는 이산화탄소를 감축하는 등 효율 개선에 기여할 수 있다. 또 향후 울산CLX 내 보일러 등 이산화탄소 발생이 많은 공정에 확대 적용할 수 있게 된다.


수소와 관련해서 국내 플랜트 업계에서 중요하게 보는 사안 중 하나가 ‘액화수소 vs 암모니아’의 구도다. 한국가스공사를 비롯해 SK, 효성, GS 등은 액화수소가 미래 수소 운반의 대세가 될 것으로 보고 기술개발과 인프라 구축에 투자를 집중하고 있다. 효성과 린데는 최근 효성화학의 용연공장 부지에 연산 1만3,000톤 규모의 액화수소공장을 짓는 기공식을 열었다. 수소충전소 구축에 강점이 있는 효성중공업은 린데와 손을 잡고 액체수소충전소 구축에 적극 나설 전망이다.




그에 반해 포스코는 롯데정밀화학, 한국조선해양, HMM과 컨소시엄을 구성해 그린 암모니아를 기반으로 한 수소생태계 구축을 추진하고 있다. 포스코는 호주 현지에서 재생에너지로 생산한 그린수소를 암모니아로 합성해 국내로 수입하는 방안을 포함해, 4년 내 연 7만 톤 규모의 수소생산 체계를 갖추겠다는 목표를 세워두고 있다. 현대중공업도 중동 등 해외에서 생산한 그린수소를 암모니아 형태로 수입하는 계획을 추진 중이다. 


이렇게 되면 향후 암모니아를 분해해서 수소를 생산하는 기술이나 설비가 육상이나 해상 선박에서 중요하게 부각될 가능성이 높다. 


가스공사와 SK, GS가 액화수소 유통에 집중하는 이유는 대규모 LNG기지를 보유하고 있기 때문이다. 천연가스를 개질한 수소생산에 직접 나서겠다는 뜻으로, LNG기지에서 나오는 냉열을 활용하면 수소 액화에 큰 도움을 받을 수 있다. 수소를 액화하려면 영하 253℃의 극저온 환경이 필요하다. 영하 162℃의 LNG가 기화할 때 나오는 냉열을 활용하면 생산비용을 크게 낮출 수 있다.


다만 그레이수소에 대한 지적이 큰 만큼, 수소생산 플랜트 옆에 대용량의 탄소 포집 설비를 붙여서 갈 확률이 높다. 탄소 포집 기술을 갖춘 건설사나 기술업체, 이산화탄소 유통업체 등에 큰 기회가 열리는 셈이다.

 

글로벌 에너지 업계, CCS에 큰 관심

탄소 포집을 통한 블루수소 생산에 글로벌 가스 전문기업이나 플랜트 업체들도 큰 관심을 보이고 있다. 호주 제1의 가스개발 기업인 산토스(Santos)만 해도 CCS와 수소 기술에 집중하며 에너지 전환에 힘쓰고 있다. 


산토스는 지난해 10월 ‘뭄바(Moomba) CCS’ 프로젝트를 통해 이산화탄소 주입 시험에 성공하면서 탄소배출권 자격도 갖췄다. 이는 연간 170만 톤가량의 이산화탄소를 지하 공동에 저장하는 사업이다. 산토스가 산출한 CCS 비용은 톤당 25~30호주달러, 한화로는 약 2만 원대에 불과해 블루수소 수출도 경쟁력이 있다는 평가다.


네덜란드 북해의 로테르담 항을 중심으로 진행 중인 세계 최대 규모의 CCS 사업에 이름을 올린 업체들의 면면이 화려하다. 엑슨모빌, 로열더치쉘, 에어리퀴드, 에어프로덕츠 등이 참여하고 있다. ‘Porthos 프로젝트’로 불리는 이 사업에 네덜란드 정부가 투자하는 돈은 20억 유로(약 2조7천억 원)에 이른다. 로테르담 항 일대 30여km의 파이프라인을 기반으로 해안에서 20km 남짓 떨어진 해상 폐가스전으로 이산화탄소를 보내 저장하게 된다. 




미국의 산업용 가스 전문기업인 에어프로덕츠의 최근 행보도 눈에 띈다. 에어프로덕츠는 지난 6월 9일 캐나다 앨버타주의 에드먼턴에 ‘순제로 수소에너지단지’를 세우기로 했다. 13억 캐나다달러(약 1조2천억 원)가 투입되는 사업으로 CCS를 통한 블루수소 생산, 수소가스터빈을 활용한 전력 생산, 액화수소 생산과 유통 등이 포함돼 있다. 


캐나다는 대표적인 천연가스 생산국이다. 새로운 시설은 천연가스를 개질해 수소를 생산하는 과정에서 나오는 이산화탄소를 95% 이상 포집해 지중에 저장하는 형태로 운영된다. 에어프로덕츠는 앨버타에서 하루 1,500톤 이상의 수소를 생산하고, 연간 300만 톤 이상의 탄소를 포집할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 


수소추출에는 덴마크 할도톱소 사의 ATR(Auto-Thermal Reformer) 기술이 적용되며, CCS 방식으로 생산한 블루수소를 베이커휴즈 사의 수소터빈에 공급해 전기를 생산하고, 이 전기를 인근의 가스 생산공장에 공급하게 된다. 여기에는 하루 30톤 규모의 액화수소 플랜트도 포함되어 있다. 



에어프로덕츠 캐나다는 앨버타에 3개의 수소생산 시설을 운영하고 있으며, 앨버타 산업 중심지에 55km 길이의 수소 파이프라인도 보유하고 있다. 이런 인프라를 바탕으로 수소의 생산과 유통, 판매를 아우르는 밸류체인을 구축하겠다는 것이다.


프랑스의 석유·가스회사인 토탈은 지난 5월에 사명을 토탈에너지(TotalEnergies)로 변경했다. 토탈에너지의 최고경영자인 패트릭 푸얀은 “기후변화 문제에 직면한 지구의 지속가능한 발전에 기여하기 위해 우리는 새로운 에너지를 향해 전진하고 있다”며 “우리의 야망은 에너지 전환에서 세계적인 수준의 플레이어가 되는 것”이라고 밝혔다. 


탈탄소는 이제 세계적인 흐름으로 자리를 잡았다. 글로벌 에너지 회사들도 사활을 걸고 이 흐름에 적극 동참하고 있다. ‘새로운 에너지’로 넘어가는 변화의 한 축에 수소가 있다. 그 흐름이 플랜트 시장에도 영향을 미치고 있다. 


미 에너지부의 제니퍼 그랜홈 장관은 10년 내 그린수소 생산비용을 kg당 1달러 수준으로 낮추겠다는 목표를 제시한 바 있다. 블루수소, 청록수소, 그린수소…. 탄소배출을 줄이기 위한 노력이 이어지고 있다. 청정수소가 꼭 플랜트에만 적용되란 법은 없다. 건물에도 쓰임을 찾을 수 있다. 건설업계가 더 적극적으로 나서야 하는 이유다.





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