“플랜트 새로운 먹거리, 수소 인프라 기술 개발 중요” / 유영돈 / 고등기술연구원 플랜트엔지니어링센터장

미래 유망 에너지로 수소가 주목받고 있다. 현 정부는 수소경제 활성화를 위해 인프라 구축과 관련 기술 개발에 많은 투자를 시사하고 있다. 수소를 생산, 운송하고 저장하는 설비는 향후 유망한 플랜트 시장이 될 것으로 전망된다. 수소와 천연가스 등 친환경 에너지 기술 개발로 정평이 나 있는 고등기술연구원 플랜트엔지니어링센터를 찾아 유영돈 센터장을 만나본다. 유 센터장은 2018년 10월부터는 정부에서 추진하는 수소경제활성화 로드맵 수립 TF팀에서 수소 저장 및 운송 분과장을 맡아 국내 수소 보급 계획 수립에 일조하고 있다.<편집자주>

– 고등기술연구원 플랜트엔지니어링센터는 어떤 연구를 하고 있나.

고등기술연구원 플랜트엔지니어링센터는 5개 팀으로 구성되어 에너지 환경 플랜트에 대한 원천기술을 확보하기 위한 연구를 주로 수행하고 있으며, 플랜트 관련 사업을 평가하는 타당성 조사, 플랜트 핵심 기술에 대한 기본설계 수행등과 같은 플랜트 엔지니어링 연구도 병행하고 있다.
구체적으로는 석탄과 폐기물과 같은 저급의 연료나 폐자원으로부터 메탄올, DME, 합성천연가스, 수소 등과 같은 청정연료나 화학원료로 전환하는 핵심 공정 개발과 청정 발전 공정 개발도 수행하고 있다.
최근 들어서는 에너지 전환 과정에서 발생되는 온실가스인 CO2의 대기 배출을 최소화 할 수 있는 CO2 광물화, CO2 청정연료화 연구도 활발하게 수행하고 있다.
아울러, 4차산업의 핵심기술인 IOT, Big Data, AI 등과 기존 플랜트 기술과의 연계를 통해 차별화된 플랜트 설계 및 운전 기술 개발 등으로 연구 영역을 확장하고 있다. 특히, 설계 단계에서는 AI를 이용한 도면 인식, 운전 단계에서는 Big data 기반의 플랜트 유지보수 및 오염물질 저감 등의 연구는 최근 새롭게 추진 중에 있다.
이와 같이 에너지 환경 분야의 원천기술 개발과 R&D 기반의 엔지니어링까지도 연구 분야를 확장하여 타 연구기관과 차별화된 강점을 보유하고 있다.

– 특히 최근 주목받고 있는 수소산업 활성화에 대한 연구도 진행 중인 것으로 알고 있다.

올해 1월 17일 문재인 대통령께서는 “수소 경제를 위한 우리 정부의 의지는 확고하다”며 수소경제 활성화 로드맵을 발표하면서 정부 주도로 수소 사회로의 전환을 강력하게 추진하고 있지만 이러한 원대한 계획이 실현되기 위해서 가장 우선적으로는 저가의 수소를 대량으로 안정적으로 확보하는 것이 관건이다. 이를 위하여, 기존 부생가스로부터 얻어진 부생수소나 천연가스 개질을 통한 수소(추출 수소)를 생산하는 기술과 차별화된 해양 미생물을 이용한 수소 생산 플랜트에 대한 설계를 완료하여 올해 6월부터 500Nm3/h 규모의 수소 생산 실증 플랜트 시운전을 준비하고 있다.
이 연구가 완료되는 올해 말이면 우리나라가 원천기술을 보유한 해양 미생물을 이용한 수소 생산 기술에 대한 상용화 기술을 확보할 수 있다는 자부심을 가질 수 있을 것으로 예상된다.

– 정부에서 추진하는 수소경제활성화 로드맵 수립 TF팀에서 수소 저장 및 운송 분과장을 맡았다. 수소 인프라는 생산뿐만 아니라 운송 및 저장 기술도 매우 중요할 것으로 보이는데.

수소 공급 원가는 생산 비용뿐만 아니라, 수소 운송 및 저장 비용도 큰 영향을 미친다. 현재 상업화된 수소 운송 방법으로는 저압 기체 배관 운송, 고압 기체 튜브트레일러 운송, 저압 액화 운송 등 다양한 방법이 있지만, 향후 안전한 수소 공급 및 저장을 위한 방법으로 암모니아 형태로 저장 및 운송, 액체유기수소 형태로 전환하여 저장 및 운송 방법에 대한 적용도 활발히 연구 개발되고 있다.
이러한 수소 저장 및 운송 방법에 따른 비용과 온실가스 배출과 같은 환경적 분석 및 경제성 분석도 함께 수행 중에 있다.

– 수소가 주목받는 것은 청정 가스이기 때문이다. 또 다른 친환경 에너지인 천연가스의 중요성도 높아지고 있다.

우리 센터는 또 다른 보유기술로는 천연가스를 저급의 연료나 폐기물로부터 생산하는 기술을 보유하고 있다. 석탄이나 폐기물을 가스화 하여 얻어진 합성가스(CO, H2가 주성분)를 이용하여 천연가스 합성공정에 대한 설계 기술은 이미 상용화 할 수 있는 수준까지 도달한 것으로 자부하고 있다.
최근에는 온실가스인 CO2와 H2로부터 천연가스를 생산하는 공정 개발을 수행하고 있다. 이 연구가 의미 있는 것은, 에너지 저장 기술로의 확장이 가능하기 때문입니다. 즉, 태양광과 풍력 발전과 같이 전력 생산 특성이 간헐성과 변동성을 갖는 경우, 생산된 전기를 1차적으로 수소를 생산하여 저장하고 저장된 수소를 이용하여 연료전지 발전을 한다든지, CO2와 반응시켜 천연가스를 생산하여 장기간 대량의 에너지로의 전환 기술에 대해 최근 관심이 높아지고 있다.
이러한 기술을 일명 “Power-to-Gas” 기술이라 불리고 있으며, 재생에너지의 보급이 증가됨에 따라 Power-to-Gas 기술의 근간이 되는 CO2로부터 천연가스를 생산하는 기술 개발에 주력하고 있다.
플랜트엔지니어링센터의 보유한 강점 기술 중에 하나인 폐기물 가스화 기술은 2000년부터 지속적인 연구개발을 통해 순산소 가스화 기술, 공기 가스화 기술 등 다양한 폐기물 에너지화 기술을 보유하고 있어, 상업용 규모인 일일 50톤 수준까지 설계 능력을 보유하고 있다.

– 그 기술의 산업적, 경제적 기대 효과를 설명한다면.

향후, 수소로의 에너지 전환에 따른 가장 중요한 이슈는 저가로 청정한 수소의 공급이라 할 수 있다. 현재 가장 경제적으로 공급되는 부생수소의 비중은 낮아질 것으로 전망된 반면  천연가스 개질 또는 수전해를 통한 수소 제조는 점차 증가될 것으로 예상된다.
이러한 기존 기술과는 차별될 수 있는 폐기물 또는 저급 연료로부터 가스화 기술을 적용하여 저가로 수소를 생산하는 핵심 기술, 해양 미생물로부터 수소 생산하는 설계 기술을 보유하고 있다는 것에 큰 의미를 갖는다.
우리나라 에너지 정책은 재생에너지와 화석연료 중에서는 천연가스 사용 비율을 높이는 추세이다. 천연가스 대부분은 수입에 의존하고 있지만, 국내에서 확보가능한 자원으로부터 천연가스를 생산할 수 있는 기술을 보유하고 있고 있어, 해외에서 수입하는 천연가스 가격에 따라 경제성이 확보될 때는 언제든지 상업화 가능한 수준의 기술을 보유하고 있다.

– 현재 국내 업체들의 플랜트 엔지니어링 분야의 해외 경쟁력이 약화되고 있는데, 문제점은 무엇이라고 생각하나.

엔지니어링 분야뿐만 아니라 플랜트 전반에 거쳐 우리 기업들은 해외 관련업계와 경쟁에서 주도할 수 있는 원천기술의 부재라 할 수 있다. 수년전부터 육상 및 해상 플랜트 분야에서의 우리나라 기업들의 경쟁력 약화로 인한 국내 관련 기업이 어려움에 직면하고 있는 것이 사실이다. 이러한 추세는 후발 주자인 중국 및 동남아시아의 추격, 기술 선진국의 기술 보호 정책 등으로 인해 이러한 어려움은 가속화 할 것으로 예상된다.
또한, 국내 기업들의 주된 사업영역이 상세설계와 건설에 집중되고 있고, 사업을 주도할 수 있고 고부가가치 영역인 기본설계, FEED 등과 같은 상류(Upstream) 사업 영역에 대한 기술력 한계를 들 수 있다.

– 그렇다면, 국내 플랜트 엔지니어링산업이 재도약하기 위해 필요한 방안이나 개선해야 할 점은.

2019년 1월 정부의 제1차 혁신성장회의에서 빅데이터센터 100곳 빅데이터 플랫폼 10곳, 인공지능 허브조성을 발표했다. 이와 같이 4차산업의 근간이 되는 기술에 대한 막대한 투자가 예상되며 이는 우리나라뿐만 아니라 세계적인 추세이며 모든 산업 분야에 파급효과가 크기 때문에 플랜트 분야에서도 예외는 아닐 것으로 전망된다.
기존 전통적인 플랜트 산업과 4차 산업 근간 기술 연계는 아직까지는 시장을 선점하는 기업이 없는 도입기로, 플랜트 분야에서도 얼마나 국내 기업들이 선도적인 투자를 통해 먼저 실적을 확보하느냐가 향후 플랜트 엔지니어링 산업에서의 우리 기업들이 주도권을 갖고 해외 업체와 경쟁하느냐가 결정될 것으로 예상된다. 특히, 우리나라가 강점을 갖는 통신 기술과 상대적으로 적은 투자와 우수한 인력만으로도 어느 정도 효과를 낼 수 소프트웨어 분야는 우리나라가 눈여겨 봐야할 플랜트 엔지니어링 발전 방향으로 생각된다.
또한 당연한 얘기지만 꾸준한 투자이다. 해외 경쟁력 있는 엔지니어링사는 엔지니어링 능력과 원천기술을 기반한 라이센싱 기술을 보유하고 있으며, 이러한 경쟁력 배경에는 장기간 인력과 자금을 투자한 꾸준한 연구개발에 따른 결과이다. 과연 우리나라 엔지니어링 업계에서 라이센싱을 목표로 장기간의 연구개발 프로젝트가 몇 개 있는지는 의문이다. 이런 장기적인 R&D 및 투자 전략 부재를 극복할 수 있는 큰 그림이 요구되는 시기이다.

–  끝으로 개인적으로 하고 싶은 연구나 포부가 있다면.

플랜트 엔지니어링센터는 원천기술 개발 위주로 연구개발을 수행하는 정부 출연연구소와 제품화 위주의 기업 연구소 사이에서, 원천기술을 제품화까지 연계할 수 있는 차별화된 R&D 기반의 엔지니어링 연구 역량을 꾸준히 강화하고 있으며, 이러한 과정을 통해 에너지 환경 분야 연구는 고등기술연구원 플랜트 엔지니어링센터를 먼저 떠올릴 수 있도록 가시적인 성과를 낼 수 있도록 노력할 것이다.