[가스신문 = 이경인 기자]  수소산업이 급성장하면서 기존의 기체수소에서 액화수소를 활용하는 기술과 제품개발이 한창이다.

정부와 지방자치단체를 비롯해 국내 굴지의 대기업들도 액화수소 활성화를 위한 제도적 뒷받침은 물론 제품개발에 속도를 높이고 있다. 여기에 액화수소제품 검사를 전담하는 검사센터 건립도 추진돼 액화수소산업의 상용화가 눈앞으로 다가왔다.

2022년을 맞아, 액화수소산업의 기술개발 현황과 함께 액화수소 검사지원센터(가칭) 추진 현황을 살펴보았다.

차세대 수소산업 이끌듯

“그동안, 초고압 수소에 기술개발이 집중됐다면, 이제는 액화수소 개발경쟁이 뜨거워질 전망입니다”

수소산업 전문가들은 모빌리티용으로 사용되고 있는 기체수소에 이어, 활용성을 높인 액화수소산업이 차세대 수소산업을 이끌어 갈 것이라고 내다보고 있다.

현재 수소충전소는 기체형태의 수소를 저장, 공급하는 탓에 초고압의 압축과정을 거쳐야 한다. 이는 고압인 천연가스보다 3~4배가량 높은 압력이 요구되는 것으로 폭발에 따른 위험성이 늘 상존하게 된다. 또한, 초고압 특성상 장기 저장 및 이송하는 과정도 까다로울 수밖에 없다.

이에 따라, 초고압 형태의 수소를 보완하기 위해 액화수소가 대안으로 떠오르고 있는 것이다.

액화수소는 기체수소에 비해 관련법규조차 마련되지 않은 실정이지만, 벌써부터 기술개발을 위한 경쟁이 한창이다.

지난해 10월 경기도 안산시는 SK와 함께, 국내 최초로 액화수소충전소 설립에 나선바 있다.

대지 1,646㎡ 규모로 올해 착공해 내년 운영을 목표로 하고 있으며 시간당 200㎏ 충전능력을 갖춘다.

이처럼 액화수소 기술에 관심이 높은 것은 기체수소 대비 효율성이 비교할 수 없을 정도로 높기 때문이다.

액화수소는 말그대로 낮은 온도(-253℃)로 냉각해 액화한 것을 의미하며 기체수소보다 부피가 무려 800배나 작아 보관 안전성과 경제 효율성이 압도적으로 높다.

물론, 액화수소도 극저온 냉각과정과 손실없이 이송, 저장하는 기술을 개발하기까지 넘어야할 산이 적지 않다.

기체수소 대비 효율성은 높지만, 액화설비를 갖춰야 하고 이송이나 저장과정에서도 외부 온도에 의해 기화되는 비율을 최소화해야 하기 때문이다.

때마침, 지난해 10월 한국전기연구원에서는 액체수소 생산 및 장기저장 기술을 개발하면서 액화수소 시대를 한층 앞당겼다.

이번에 개발된 기술은 초전도 관련 연구 등을 통해 축적해 온 극저온 냉각 기술을 응용한 ‘제로보일오프(Zero Boil-off)’ 기술이다.

‘액화수소 제로보일오프(Zero Boil-off)’ 기술은 액화수소 보관 용기 안에서 기화되는 수소를 자동으로 다시 액체로 만드는 기술이다. 일정 온도 변화로 수소가 기화되더라도 극저온 냉각을 통해 다시 100% 재응축하여 액체수소로 만들어 보관할 수 있다.

실제, 약 40리터의 액체수소를 만들어 2개월 이상을 손실없이 보관하는 데 성공하며 개발 기술의 성능을 증명하기도 했다.

여기에 발맞춰, 액화수소용품이나 설비(부품)의 안전성을 확보할 수 있도록 검사지원센터 설립이 추진되고 연내 관련법규가 재정비되면서 액화수소산업의 성장속도는 더욱 빨라질 것으로 기대된다.

액화수소용품·설비 안전성 확보

액화수소산업의 성장속도가 빨라지면서 액화수소충전소 및 관련 부품산업도 급성장하고 있다. 이에 따라, 정부도 액화수소산업의 성장을 지원하고 안전한 부품개발을 유도할 수 있도록 액화수소 검사지원센터 설립을 추진한다.

액화수소 검사지원센터는 수소안전 전담기관인 한국가스안전공사에서 운영하며 오는 1월 7일까지 지자체 공모를 통해 부지 선정에 나선다.

액화수소 검사지원센터는 시험동(4165㎡, 단층), 액화수소 시험설비·장비(총 36점), 사무동(600㎡) 등을 포함해 총 부지면적은 8000㎡, 국비지원은 297억원 규모이다.

지자체 공모는 매칭펀드 방식으로 진행되는 만큼, 투입되는 예산은 이보다 크게 늘어날 것으로 예상된다.

실제, 지난해 지자체 공모를 실시한 수소용품 검사지원센터의 경우, 국비지원규모는 210억원이지만, 지자체에서는 이보다 많은 예산을 지원한다고 밝혀 전체 예산은 500억원가량으로 크게 늘어난 바 있다. 더욱이 갈수록 수소안전시설 유치를 위한 지자체간 경쟁이 치열해지면서 부지규모와 매칭펀드 예산도 상승곡선을 그리고 있다.

더욱이 이번 공모의 평가기준을 살펴보면, 지자체추진의지가 50점(총 100점 만점)으로 가장 높고 이중 부지제공면적 및 제공조건 20점, 사무동 건축비 지원조건 20점 등 지자체에서 직접 지원하는 비율에 따라 평가점수가 엇갈릴 수 있는 만큼, 경쟁은 뜨거울 것으로 예상된다.

한편 액화수소 검사지원센터는 1월 중 입지선정위원회를 통해 공모에 참여한 지자체를 대상으로 서면(1차)·대면(2차)평가를 실시하며 우선협상 대상 지자체 선정도 마무리할 예정이다. 이어, 2월 중 가스안전공사 이사회를 통해 최종 확정하게 된다.

액화수소 장착한 드론, 가스안전 사각지대 해소 나선다

액화수소 상용화를 위해 가장 발빠르게 움직이고 있는 분야는 드론을 꼽을 수 있다.

드론은 검사원이 접근할 수 없는 사각지대의 접근이 가능하고 점검범위도 광범위하게 활용할 수 있는 만큼, 안전관리분야에서는 대중화된 분야이다.

이처럼 드론의 활용도가 높은 것은 하천횡단 배관이나 대규모 플랜트의 경우, 검사원의 육안점검에 한계가 있고, 접근 자체가 불가능해 점검이 어려울 수 있는 만큼, 이에 대한 보완책으로 효과가 높은 덕분이다.

실제, 한국가스안전공사에서는 2015년부터 화재현장 분석을 위해 드론을 도입했으며 이후에는 도시가스배관 및 플랜트 정밀안전진단을 위해 드론을 활용하고 있다. 하지만 현재 배터리방식의 드론은 운영시간이 20분 내외로 제한적이다.

대규모 플랜트나 대형교량에 설치된 가스배관을 점검할 경우, 아쉬운 부분이 적지 않다.

반면, 배터리 대신 액화수소를 연료로 사용하면 드론 운영시간은 4시간으로 12배가량 늘어난다.

기존의 배터리방식 드론의 경우, 대규모 플랜트나 대형교량의 안전점검 과정에서 짧은 운영시간으로 인해 어려움을 겪었던 반면, 액화수소는 이러한 문제점을 한번에 해결하게 되는 것이다.

정부도 다양한 연료원이 적용될 수 있도록 연내, 관련법규 정비에 나설예정이다. 우선, 수소를 연료원으로 사용하는 이동형 연료전지(드론용) 제조의 시설·기술·검사기준(상세기준)을 빠르면 1월 중 마련해 2월부터 시행을 목표로 하고 있다. 또한, 향후 트램이나 굴삭기 등의 이동형 연료전지를 대상으로 지속적인 연구용역을 통해 안전기준 적용 대상을 확대해 나갈 예정이다.