[이슈속으로]'암모니아? 액화수소?'..수소사업 뭘로 시작해야 하나요

수소 생태계가 넓어지며 수소를 저장하고 운송하는 기술 포트폴리오도 확대되고 있다. 국내 기업들은 암모니아와 액화수소를 기체수소를 대체할 차세대 수소 저장·운송 기술로 주목한다.

포스코, 롯데케미칼, SK이노베이션 등은 차세대 수소 저장·운송 기술로 암모니아를 선택했다. 수소와 질소의 화합물인 암모니아 형태로 운송한 다음 질소를 분해해 수소를 얻는 방식이다.

수소의 운송과 저장을 위해서는 기체 상태의 수소를 액체로 바꿔야 한다. 현재는 고압의 기체수소가 상용화되고 있지만, 에너지 밀도가 낮은 탓에 운송량이 상대적으로 작아 경제성이 떨어진다. 반면 암모니아는 상온에서 액체 상태여서 생산·수송 비용이 적게 든다. 기체수소보다 부피도 작아 대용량 저장과 장거리 운송이 가능하다.

포스코는 암모니아를 활용한 수소 저장·운송을 추진하는 대표 기업이다. 포스코는 수소환원제철로의 전환을 위해 오는 2050년까지 700만t의 수소 생산체계를 마련하겠다는 로드맵을 발표했다. 호주, 중동, 동남아, 북미 등에서 확보한 그린 및 블루수소를 암모니아 형태로 운송한 뒤 다시 수소로 전환해 활용하겠다는 계획이다.

롯데케미칼도 암모니아를 수소로 전환하는 기술을 개발하고 있다. 롯데케미칼은 미국 암모니아 생산 기업 CF인더스트리스와 함께 미국에서 암모니아를 생산할 계획이다. 생산한 암모니아는 한국으로 들여와 발전용이나 암모니아 선박에 공급한다. 국내 암모니아 유통량의 70%의 담당하는 롯데정밀화학은 최근 HMM과 손잡고 암모니아 해상 운송에 나섰다.

SK이노베이션은 지난해 암모니아 기반 연료전지 시스템 기술을 개발한 미국 아모지에 3000만 달러(약 379억원)를 투자했다. 올해 3월에는 5000만 달러(약 632억원)를 추가 투자했다. 아모지는 트럭, 선박 등 대형 운송 수단에 이 시스템을 탑재하는 것도 준비하고 있다.

액화수소도 차기 저장·운송수단으로 각광받는다. 암모니아와 마찬가지로 기체수소 대비 운송·저장 능력이 뛰어나기 때문이다. 액화수소는 수소를 영하 253도로 낮춰 액체로 만드는 기술이다. SK E&S와 효성중공업, GS칼텍스, 두산에너빌리티 등이 액화수소 대표주자다. 오는 2026년까지 국내에서 생산되는 액화수소는 최소 10만t(톤)에 달할 예정이다.


암모니아와 액화수소는 장단점이 뚜렷하다. 암모니아는 저비용이 장점이다. 상온에서 액체 상태여서 생산·수송 비용이 적게 든다. 액화수소에 비해 단위 부피당 2배의 저장 용량을 갖고 있어 대용량 저장과 장거리 운송에 유리하다. 생산 기반 시설이 이미 구축되어 있다는 점도 큰 장점이다. 다만 사용 직전 600도 이상의 고열로 질소를 분리해야 하고, 독성물질로 분류된다는 점이 약점으로 꼽힌다.

액화수소는 기술 장벽이 높다. 극저온인 영하 253도를 유지하기 위해서는 전용 고압 탱고가 함께 개발되어야 한다. 시설비용이 많이 들 수밖에 없는 구조다. 다만 기화하면서 압력이 상승하기 때문에 충전 속도가 빠르다는 장점이 있다. 또 독성이 없어 암모니아에 비해 안전하다.

둘 중 어떤 기술이 미래 수소 유통 시장에서 경쟁력을 갖출 수 있는지 아직 확실치 않다. 기업들은 아직 상용화 단계가 아닌 만큼 두 기술에 모두 가능성을 열어두고 있다. 업계 관계자는 "어떤 기술이 대세가 될지 알 수 없어 확실한 노선을 정하기엔 무리"라며 "수소 저장·운송 시장이 8000억원 규모로 추정되는 만큼 이를 선점하기 위한 경쟁이 치열하다"고 말했다.