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‘더러운’ 석탄에서‘깨끗한’ 수소로
[FOCUS] 중국 수소경제의 명암- ① 잠재력
[118호] 2020년 02월 01일 (토) 리류첸 economyinsight@hani.co.kr

 리류첸 黎柳茜 청링커 曾凌軻 <차이신주간> 기자

   
▲ 이산화탄소 배출 초저감 기술을 갖춘 중국의 석탄화력발전소에서 연기가 나오고 있다. REUTERS
산시성이 중국의 ‘수소밸리’가 되겠다는 목표를 세웠다. 언뜻 세련되게 들리는 이 목표를 산시성만 선택한 것은 아니다. 광둥성 포산, 산둥성 지난, 지린성 바이청 등 전국 20곳 넘는 지역에서 비슷한 구호를 들고나왔다. 다만 산시성은 수소밸리가 되기 위한 수소제조법으로 석탄가스화를 선택했다. 
석탄 생산지로 유명한 산시성의 석탄 생산량은 중국 전역의 4분의 1을 차지한다. 석탄은 산시성의 기간산업이다. 하지만 비중이 너무 커서 오히려 ‘자원의 함정’에 빠졌다. 지역경제가 석탄산업에 과도하게 의존해, 석탄산업 경기에 따라 성장률이 출렁였다. 석탄 의존에서 벗어나 새 성장동력을 찾는 것이 산시성의 중요한 목표다.
그런데도 수소밸리 계획은 석탄에서 벗어나지 못했다. 2019년 11월 산시성 공업정보화청은 대형 석탄기업인 양취안석탄(陽泉煤業)그룹과 산시코크스석탄(山西焦煤)그룹, 루안(潞安)그룹 등과 수소에너지산업 관련 전략적 협력을 위한 양해각서를 맺고, 석탄을 이용한 수소에너지를 생산하기로 합의했다.
 
세 가지 수소생산법 
2차 에너지인 수소는 환경친화적이고 재생가능한 에너지다. 오랫동안 화학공업 원료로 쓰였다. 최근에는 수소를 에너지로 개발해 전통 에너지를 대체하려는 움직임이 한창이다. 수소연료전지자동차가 대표 사례다. 휘발유나 경유 자동차가 유해 물질을 많이 배출하는 반면, 수소차에선 물만 나온다. 하지만 석탄으로 수소를 만드는 과정이 그렇게 ‘청정’하지 않다. 수소를 만드는 과정에서 석탄에 있는 탄소, 유황 등 오염물질이 나온다. 
석탄을 이용한 수소제조법에는 세 가지가 있다. 첫째, 석탄에서 직접 수소를 만드는 석탄가스화다. 석탄을 기체로 만든 뒤 합성기체로 전환하고 수소를 분리해 추출하는 방법이다. 다음은 석탄화학제품을 만드는 과정에서 나오는 부산물이라는 의미의 부생수소다. 코크스나 반성코크스 등을 사용한 석탄화학제품 생산공정의 부산물로 수소를 만든다. 석탄으로 메탄올이나 합성암모니아를 만드는 공정에서 나온 합성가스에서 수소를 회수하는 방식이다. 셋째는 물을 전기분해해 수소를 얻는 수전해법이다. 
산시성 석탄기업들은 세 방법을 모두 검토했지만 아직 구체적 사업 단계에 들어간 것은 아니다. 실질적으로 착수한 사업은 손에 꼽을 적도로 적다. 석탄을 이용한 수소 생산은 어떤 장애물을 만났을까? 석탄 매장량이 풍부한 이 지역이 수소밸리로 거듭나 산업구조를 전환하고 도약할 수 있을까?
석탄기업이 수소에너지 사업에 진출하면 원가경쟁력을 확보할 수 있다. 이에 대해 마오중창 칭화대학 원자력신에너지기술연구원 교수 겸 국제수소에너지협회 부주석이 말했다. “석탄기업은 필요한 설비와 공법을 대부분 보유해, 직접 수소를 추출하거나 부산물로 수소를 만드는 과정 모두에서 생산원가를 낮출 수 있다.”
산시성 다퉁탄광(大同煤礦)그룹유한공사는 60만t 규모의 석탄 이용 메탄올 생산사업을 기반으로 부생수소를 생산할 계획이다. 이 사업의 책임 엔지니어는 석탄을 이용한 메탄올 제조 과정에 설비를 추가하면 수소를 추출할 수 있다고 설명했다. 제조공정에 다시 투입하던 가스를 ‘재활용’하는 것이다.
산시성 석탄기업들은 석탄화학제품 부산물에서 수소를 추출하는 부생수소법을 선호한다. 현 공정을 활용하기에 자원의 순환 이용에 해당하고, 석탄에서 수소를 직접 추출하는 것보다 투자비용이 적어서다. 다퉁은 부생수소법으로 연간 수소 5천t을 생산하겠다는 목표를 세웠다. 다퉁의 관련 업무 책임자 야오판은 “연구 결과 이 사업에서 생산한 수소로 다퉁시와 주변 지역의 수소에너지 수요를 채울 수 있다”며 “수소의 수송 반경 200㎞를 초과하면 경제성이 없다”고 말했다. 현재 이 사업은 입찰이 끝났다.
 
관망하는 기업
다퉁이 전망이 밝아 보이는 이 사업을 계획한 지 1년이 지나도록 공사가 시작되지 않았다. 그룹 관계자는 공장 터가 문제라며 언제 수소를 생산하게 될지 알 수 없다고 말했다. 현재 다퉁시에선 수소충전소 한 곳이 운영 중이다. 이 충전소는 수전해법으로 수소를 제공한다. 제조원가는 ㎏당 80위안(약 1만3천원), 판매가격은 70위안이다. 팔수록 손해라는 뜻이다. 이 수소충전소는 다퉁시 전역에 있는 수소연료전지버스 50대에 필요한 수소를 제공한다. 
다른 산시성 석탄기업 진메이(晉煤)그룹은 진청시에서 천연가스를 이용한 수소 생산과 수소충전소 운영 사업을 구상하고 있다. 그룹 자회사가 현지에 수소충전소를 건설하고, 사업 초기에 필요한 수소는 외부에서 구매할 예정이다. 앞으로 석탄화학제품을 제조하는 자회사에 수소 추출 설비를 추가해 수소충전소에서 필요한 수소를 충당할 계획이다.
산시성 창즈시에 있는 루안그룹도 수소 생산과 수소충전소, 전료전지 등 수소에너지 산업에 진출하려 한다. 마쥔샹 루안그룹 부총경리는 먼저 수소충전소 2곳을 세운 뒤 10곳으로 늘리고 2024년까지 20곳으로 확대할 계획이라고 밝혔다. 그룹 자회사인 루안아쓰번수소동력(潞安阿斯本氫動力)과학기술유한공사가 동방전기주식유한공