탄소 중립을 위한 에너지 혁신, 그린수소 잠재력과 그린수소 관련주

5년 후 11배 더 커진다. 유럽이 그린수소에 빠진 이유
이산화탄소 배출 없는 그린수소, 값싸게 만든다
재생에너지로 만든 그린수소에 보조금, 김성환, 수소법 개정안 대표발의
SK에코플랜트, 6조 원 규모 그린수소 상용화사업 참여한다

유럽연합(EU)은 에너지 정책 방향으로 재생에너지 인프라 확대를 내놨습니다. 지난해 EU전력원 중 풍력·태양광 비중이 22%로 늘어나면서 가스(20%)와 석탄(16%)을 처음으로 넘어섰습니다. 2010년까지 정부 보조금을 기반으로 성장하던 재생에너지가 현재는 시장에 의해 늘어나는 추세이며, 정부 보조금을 받지 않는 사업도 늘어나고 있는 상황입니다. 또한 지난 3월 독일과 덴마크가 그린수소 파이프라인 공동 건설 계획을 발표하기도 했습니다. 그린수소 관련한 22일 국내 뉴스도 살펴보면, 국내 연구진이 이산화탄소 배출이 전혀 없는 그린수소를 값싸게 생산할 수 있는 기술을 확보했다고 합니다.

 

탄소중립 시대 핵심으로 꼽히는 그린수소 시장은 이렇게 주요국 정부 지원 속에서 급성장이 예상되는데요. 오늘은 그린수소의 장점과 해결 과제 및 그린수소 관련주에 대해 알아보겠습니다.

그린수소란?

재생수소라고도 불리는 그린수소는 원자력 및 신재생 에너지를 이용해 물을 전기분해하여 얻어지는 수소를 말합니다. 화석 연료에 크게 의존하던 기존의 수소 생산 방법과 달리 그린수소는 태양광, 풍력 등 신재생 에너지 기술을 활용하여 전기 분해 공정에 전력을 공급합니다. 그린수소는 생산 과정에서 탄소배출이 없기 때문에 탄소중립 시대에 가장 필요한 미래형 에너지 기술로 평가받고 있습니다.

 

그린수소 생산과정

전기분해

그린 수소 생산의 핵심에는 전기분해 공정이 있습니다. 전기분해과정에서 전류가 물을 통과하여 물 분자가 구성 요소인 수소와 산소 가스로 분리됩니다.

 

재생 가능 에너지 생성

그린 수소는 전기분해과정에서 재생가능 에너지원의 전기를 사용합니다. 여기에는 태양광 발전 패널, 풍력 터빈, 수력 발전 등 다양한 신재생 에너지 기술이 있습니다.

 

수소 분리 및 정제

전기 분해 후 생성된 수소 가스는 엄격한 품질 기준을 충족하기 위해 분리 및 정제 과정을 거칩니다. 이 단계는 생성된 그린 수소에 불순물이 없도록 하기 위한 중요한 단계입니다.

그린수소의 장점

에너지 저장 및 그리드 밸런싱

그린수소는 에너지 저장과 그리드 밸런싱에서 중추적인 역할을 합니다. 재생 가능한 자원에서 생성된 잉여 전기는 수요가 적은 시기에 전기분해를 통해 수소를 생산하는 데 사용할 수 있습니다. 저장된 수소는 수요가 급증할 때 전기로 다시 변환될 수 있으므로 재생 가능 에너지원의 간헐적 특성을 해결할 수 있는 안정적이고 확장 가능한 솔루션입니다.

 

탈탄소화

수소 연료 전지는 전기 자동차에 동력을 공급할 수 있으며 배기가스로 수증기만 방출합니다. 이 무공해 특성은 기존 내연 기관과 관련된 환경 문제를 해결할 수 있습니다. 또한 수소차는 배터리로 구동되는 전기자동차에 비해 주행거리가 길어 장거리 이동도 가능합니다.

 

산업 공정 및 화학 생산

다양한 산업이 운영을 위해 수소에 크게 의존합니다. 그린 수소로 전환함으로써 이러한 산업은 탄소 발자국을 크게 줄일 수 있습니다. 정유 공장, 화학 생산 및 철강 제조와 같은 산업은 청정 수소의 혜택을 받아 보다 지속 가능한 미래에 기여할 수 있습니다.

 

독립형 솔루션

그린수소는 수소 연료 전지를 통해 전기를 생산하거나 터빈에서 수소를 태워 전기를 생산하는 데 활용될 수 있습니다. 이는 재생 가능 에너지원에 쉽게 접근할 수 없는 원격 지역이나 전력망 정전 시 특히 유용합니다. 이로써 지역 사회는 에너지 탄력성을 향상하고 화석 연료에 대한 의존도를 줄일 수 있습니다.

 

그린수소 해결해야 할 과제

높은 신재생 에너지 전력의 생산 단가

그린수소를 만드는 비용의 약 80%는 재생에너지에서의 전기 생산비용인데, 생산 단가가 높은 편이라 경제성이 떨어진다는 문제점이 있습니다. 현재 그린수소 생산 단가는 kg당 6~7달러인데, 이는 천연가스를 원료로 하는 메탄 개질에 의한 수소 생산비인 kg당 2달러에 비해 3배 이상 비싼 것입니다.

 

2021년 미국은 'Earth shot'을 발표하면서, 2030년까지 청정수소 생산비용을 kg당 1달러 이하로 낮추겠다는 포부를 밝혔습니다. 이는 탄소중립과 수소생산 상업화에 초점을 맞춘 미국의 큰 그림으로 그린수소 생산에 대한 수요와 기술 투자를 대폭 확대하겠다는 의미를 담고 있습니다.

 

낮은 수전해 설비 전력 생산 효율

물분자를 분리하는 데 사용되는 장치인 전해조에는 전체 에너지 변환 프로세스에 영향을 미치는 효율성 제한이 있습니다. 현재 대부분의 상용 전해조는 60% ~ 80% 범위의 에너지 효율로 작동하며 나머지 에너지는 열로 손실됩니다. 이렇게 그린수소는 생산하는 수전해 설비의 효율이 낮아 수소 생산을 위해 많은 전력을 사용한다는 한계를 가지고 있습니다.

 

그린수소 관련주

효성중공업

효성중공업은 주로 전력산업의 핵심 설비인 변압기, 차단기와 산업 생산설비 등에 필요한 전동기, 기어 등을 생산·판매하는 기업입니다. 효성은 린데와 손잡고 '수소응용기술을 통한 탄소중립 대한민국 건설'이라는 비전을 발표했습니다. 이를 위해 연구개발을 확대하고 기술 개발 및 설비를 국산화하며, 국내 이산화탄소 배출량을 10% 감축하기 위한 기술 개발을 추진한다는 세 가지 과제를 진행하고 있습니다.

 

두산에너빌리티

두산에너빌리티는 발전설비 및 담수설비, 주단조품, 건설(두산중공업), 건설중장비 및 엔진(두산인프라코어), 토목과 건축공사(두산건설) 등의 사업을 영위하고 있습니다. 자체 기술을 통한 국내 무탄소 시장 진입을 추진 중입니다.

 

SK

SK는 SK그룹의 지주사로 SK이노베이션, SK텔레콤, SK에코플랜트, SK네트워크 등 총 575개의 종속회사를 두고 있습니다. SK도 그린을 주제로 탈탄소에 적극 나서고 있는데요. SK E&S는 올해 10월까지 일 90톤(연 3만 톤)의 액화수소플랜트를 구축할 계획이며, SK에코플랜트는 2025년 그린수소 상용화 글로벌 프로젝트에 참여하여 약 15억 달러(약 2조 원) 규모의 독점적 수주기회를 확보했습니다.

 

코오롱글로벌

코오롱글로벌은 해외 상하수도 시설을 시공하는 환경 사업, 풍력발전을 포함한 신재생에너지 사업 등으로 이루어진 종합 건설업을 영위하고 있습니다. 육상 풍력발전 부문에서 점유율 1위인 코오롱글로벌은 풍력발전단지에서 발생하는 신재생에너지를 활용한 그린수소 생산사업을 본격화하고 있습니다.

 

한국가스공사

한국가스공사는 천연가스 도입 및 판매 기업으로서 해외의 천연가스 생산지로부터 LNG를 도입하여 국내의 발전사 및 도시가스사에게 전국배관망과 탱크로리 등을 통해 공급하고 있습니다. 정부정책에 맞춰 친환경 에너지 전환 및 수소사회 견인을 위해 수소제조, 인수 및 저장 공급 등의 인프라 구축과 관련된 연구개발을 추진 중입니다. 

 

예스티

예스티는 반도체 및 디스플레이 장비, 반도체 부품을 제조하는 기업으로, 2021년 초부터 그린수소 생산을 위한 AEM 수전해 장치를 개발하고 있습니다. 예스티가 개발 중인 수전해 장치는 그린수소를 만들 수 있는 핵심 기술이며, AEM 수전해 장치 시장은 높은 기술 난이도로 시장 진입이 어렵기 때문에 예스티의 AEM 수전해 사업 진행을 주목할 필요가 있습니다.