'탄소 배출 없이 전기 만든다'…한화, 수소전소 발전 도전장

한화그룹이 수소 전소 발전으로 정부의 청정수소발전의무화 제도(CHPS) 입찰을 준비하고 있는 것으로 전해졌다. 수소 전소는 이산화탄소를 전혀 배출하지 않아 정부의 탈탄소 정책에 가장 부합하는 발전 형태다. 수소(암모니아) 혼소 이후 수소 전소로의 점진적 전환이라는 그동안 정부 기조에도 변화가 감지되고 있다.

31일 에너지 업계에 따르면 한화임팩트는 해외에서 청정 암모니아를 들여와 수소로 전환한 뒤 수소로만 전기를 생산하는 수소 전소 발전을 준비하고 있다. 한화임팩트 관계자는 "정부의 청정수소 발전 입찰이 재공고되면 수소 전소 발전 방식으로 응찰하는 방안을 검토하고 있다"고 밝혔다.

청정수소발전의무화제도란 청정수소로 발전한 전기를 한국전력과 구역전기 사업자가 의무적으로 구매해주는 제도다. 이를 위해 정부는 2024년 청정수소 인증제를 도입하고 처음으로 청정수소 입찰을 실시했다. 지난해 전력거래소가 실시한 입찰에서는 한국남부발전이 석탄-암모니아 발전 방식으로 유일하게 사업자로 선정됐다.

올해에는 지난 5월 입찰을 공고했으나 '정부의 석탄발전소 폐쇄 정책과의 정합성 유지'라는 이유로 입찰 마감일인 지난달 17일 공고를 취소했다. 정부는 연내 재공고한다는 계획이다.

올해 입찰에서는 다수의 발전 공기업들이 석탄-암모니아 혼소 발전으로 입찰을 준비하고 있었다. 민간 기업에서는 포스코인터내셔널과 SK이노베이션 E&S가 각각 액화천연가스(LNG)-수소 혼소 방식으로 응찰을 검토하고 있다.

수소 전소 발전 사업을 준비하는 곳은 한화임팩트가 유일한 것으로 파악된다. 한화 임팩트는 중동, 호주 등지에서 암모니아를 수입한 뒤 이를 다시 수소로 전환해 발전소 연료로 사용할 계획이다. 에너지경제연구원 예비 검토 컨설팅 결과 청정암모니아 등급을 받았다.

이와 관련해 미국에 본사를 둔 엔지니어링 전문 기업 KBR(켈로그브라운&루트)과 협업하고 있다. 전 세계 80여개국에 진출해 있는 KBR은 암모니아 크래킹 공정 기술을 보유하고 있다.

한화임팩트는 한국서부발전이 사용하던 80메가와트(㎿)급 LNG 터빈을 수소전소 터빈으로 개조해 사용할 계획이다. 회사는 연소과정에서 발생하는 증기를 활용해 출력을 120㎿까지 높였다고 설명했다.

한화임팩트는 2023년 12월 한화파워시스템과 함께 100% 수소만 사용하는 수소 전소 실증에 성공했다. 실증 결과 공기 중에서 유입된 양을 제외하고 연소 중 이산화탄소 발생량은 'O'이었으며 질소산화물 배출량은 별도의 저감 장치 없이 9ppm 이하로 확인됐다.

수소 전소 방식이 주목을 받은 것은 새 정부가 탈탄소에 드라이브를 걸고 있기 때문이다. 기후에너지환경부가 최근 청정수소발전 입찰을 취소, 재공고하기로 한 것은 2040년까지 석탄발전소를 폐쇄하겠다는 정부 정책에 부합하지 않는다는 이유에서였다. 올해 석탄-암모니아 혼소 발전이 사업자로 선정되면 3~4년간의 유예 기간을 거쳐 2043년, 244년까지 석탄발전소가 유지될 수 있기 때문이다.

기후부가 청정수소발전 입찰을 재공고할 경우 석탄-암모니아 발전은 아예 배제될 가능성이 제기된다.

김성환 기후부 장관은 29일 국정감사에서 "석탄발전소 혼소 방식은 중단하는 것이 맞다고 본다"고 말했다. LNG-수소 발전에 대해서도 "장차 그린수소나 핑크수소 가격이 낮아지는 것을 전제로 혼소 총량을 늘리는 LNG 혼소 발전을 검토해 볼 필요가 있다"고 말했다.

에너지 업계 관계자는 "수소전소 발전은 정부의 탈탄소 정책에 가장 부합하는 방식"이라며 "해외에서 생산한 수소를 암모니아로 액화해 운반하는 것이 현재까지는 가장 비용 효율적"이라고 설명했다.

◆용어설명

암모니아 크래킹=암모니아를 600도 이상으로 가열, 질소를 분리한 후 정제 과정을 거쳐 고순도 수소를 얻는 기술을 말한다. 해외에서 생산한 수소를 운반하기 위해서는 크게 액화수소, 암모니아로 전환, 액상유기수소운반체(LOHC)로 전환 등 3가지 방식이 있다. 이중 현재까지는 암모니아로 전환해 운반하는 방식이 가장 상업적으로 앞서 있다. 영하 253도의 극저온 상태를 유지해야 하는 액화수소와 달리 암모니아는 영하 33도에서 액화할 수 있다.