SK E&S는 지난 8일 인천에서 연 3만 톤의 세계 최대 규모 액화수소플랜트 준공식을 개최했습니다.

액화수소플랜트 준공으로 국내에 대규모 액화수소 생산이 가능해지면서 수소버스 등 수소차량 확대에도 속도가 붙을 것으로 기대됩니다. 대한민국이 ‘수소경제 선도국’으로 도약할 수 있는 기반을 마련한 것입니다.

액화수소는 상온에서 기체 형태로 존재하는 수소를 영하 253˚C로 냉각시켜 액체 형태로 만든 수소입니다. 기체 수소 대비 부피가 800분의 1로 줄어들고, 1회 운송량은 약 10배 수준으로 대용량 저장·운송에 유리합니다. 저압에서 운송이 가능해 안전성이 높으며, 빠른 충전 속도와 짧은 충전 대기 시간 등의 강점으로 버스·트럭 등 모빌리티 분야에서 널리 활용되어 상용차의 수소차 전환에도 가속이 붙을 것으로 기대됩니다. 이렇듯 액화수소는 수소경제 활성화를 위한 핵심 수단으로 주목받고 있습니다.

우리나라의 액화수소 시대를 본격적으로 열어갈 SK E&S의 인천 액화수소플랜트를 미디어룸에서 더 자세하게 소개합니다.

‘더 깨끗하게, 더 안전하게’ 수소 효율성을 극대화하는 액화수소플랜트

인천 액화수소플랜트는 인천 서구 원창동 SK인천석유화학 부지 내 위치하고 있습니다. 플랜트 규모는 약 5만 m²(약 1.5만 평)로 필요한 부지면적이 작아 국토 면적이 좁은 국내 환경에 적합합니다. 지난 2021년 3월 기본설계(FEED)에 착수한 인천 액화수소플랜트는 같은 해 7월에 착공하여, 2023년 말 기계적 준공을 마친 뒤 시운전 기간을 거쳐 2024년 상반기에 본격적인 가동에 돌입합니다.

인천 액화수소플랜트에서는 △정제 △액화 △저장 △출하의 순서로 액화수소를 생산하고 유통합니다.

플랜트의 첫 구간에는 액화수소 생산의 첫 단계라고 할 수 있는 정제설비가 있습니다. SK인천석유화학에서 매입한 부생수소^[1]를 고순도로 정제하는 과정이 이루어집니다.

^[1] 석유화학이나 철강 공정 등에서 부수적으로 나오는 수소

총 10개의 원기둥 모양으로 이뤄진 정제설비에서는 연간 4만2,000톤의 수소를 정제할 수 있습니다. 정제는 부생수소가 설비 내부에 있는 흡착제를 통과하며 불순물이 걸러지는 방식으로 진행됩니다. 각 설비 내부의 압력이 올라가면 흡착제가 불순물을 흡수하고, 압력이 내려가면 불순물을 내보냅니다. 이 과정을 거치며 순도 91.9%였던 수소는 순도 99.999%로 정제됩니다.

정제를 마친 수소는 파이프를 통해 액화설비로 이동합니다.  일 30톤급 생산 능력을 보유한 액화트레인은 3개가 나란히 설치되어 있으며, 최대 일 90톤의 액화수소를 생산할 수 있습니다. 기체 상태였던 수소는 액화설비에서 두 번의 냉각 과정을 거쳐 액체가 됩니다. 액화트레인에 있는 2개의 컴프레셔^[2]가 냉매를 순환시키며 냉각이 이뤄지는 원리입니다. 예비냉각기기에서 액체질소를 통해 수소를 1차로 냉각(-196℃)한 후, 액화기에서 수소를 냉매로 활용해 한 번 더 냉각(-253℃)하여 액화수소가 생산됩니다.

^[2] 공기나 그 밖의 기체를 압축하는 기계

액화트레인 옆에는 20m 길이의 저장 탱크 6개가 위치하고 있습니다. 생산 액화수소를 저장하는 설비로 탱크당 20톤, 총 120톤의 액화수소 저장이 가능합니다. 액화수소는 기체 형태보다 부피가 800분의 1로 줄어들어 저장시 또는 운송시 공간 효율성이 뛰어나다는 장점이 있습니다.

플랜트의 가장 마지막 부분에는 출하설비가 자리잡고 있습니다. 12대의 출하기에서 액화수소가 수소탱크로 옮겨지고, 액화수소를 실은 탱크 트레일러는 정해진 일정에 따라 운송지로 출발하게 됩니다.

‘수소차 충전, 더 빨라진다’ 액화수소 인프라 확대

탱크 트레일러로 한 번에 운송할 수 있는 액화수소의 양은 약 3톤입니다. 기체수소를 운송하는 튜브 트레일러(250kg 기준)의 약 12배 분량을 한 번에 운송할 수 있는 것입니다. 또한 액화수소는 대기압과 유사한 압력에서 저장과 운송이 이뤄져 안전성 측면에서도 우수하며, 빠른 충전 속도와 짧은 충전 대기 시간 등의 강점이 있습니다.

SK E&S는 대규모 액화수소 생산뿐만 아니라 액화수소 충전소 사업도 함께 추진해 가고 있습니다. 자회사 ‘SK 플러그 하이버스’(SK Plug Hyverse)를 중심으로 전국에 약 40개소의 액화수소 충전소를 구축할 계획입니다. 이 일환으로 올해에는 약 20개소의 액화수소 충전소 운영 개시를 목표로 하고 있습니다. 인천에서 생산된 액화수소는 부산, 청주, 이천 등 전국의 수요처에 안정적으로 공급될 예정입니다.

국내 최초 액화수소 충전소가 궁금하다면?(바로가기)

아울러 SK E&S는 액화수소 충전소 국산화를 통해 국내 수소 생태계 경쟁력 강화에도 기여하고자 합니다. 국내 소부장(소재·부품·장비) 기업들의 기술 개발을 지원하고 국산 설비를 활용하며 국내 기업들이 기술 및 운영 노하우를 축적할 수 있도록 협력하고 있습니다.

인천 액화수소플랜트 준공으로 ‘액화수소 시대’가 시작되었습니다. 인천 액화수소플랜트 가동 및 액화수소 충전 인프라 구축도 차질 없이 수행해 안정적 수소 생태계 조성에 기여하도록 노력하겠습니다. 많은 관심과 기대 바랍니다.