[석유·수소 공존의 길] 두산, ‘변화 DNA’로 차세대 수소 밸류체인 완성 집중

두산에너빌리티 중심 수소사업 전반 투자
수소터빈 개발·수소연료전지 시장 선도

미국 라스베이거스에서 열린 CES 2024에서 선보인 두산에너빌리티 수소터빈 모형./두산

두산이 지난해 6월 '코리아 H2 비지니스 서밋'에서 글로벌 수소경제 선도를 위한 청사진을 공개한 지 1년 여 시간이 흘렀다. 두산그룹은 박정원 회장이 줄곧 강조해왔던 변화와 혁신 DNA를 기반으로 수소경제 전반에 걸친 투자와 기술개발을 통해 '수소 밸류체인(가치사슬)' 완성에 집중하고 있다. 특히 두산에너빌리티는 지난 2020년부터 친환경 에너지 기업으로 전환함에 따라 신재생, 가스터빈, 수소 및 소형모듈원전(SMR)을 미래 주력 사업으로 선정하고, 사업 포트폴리오 전환을 지속해서 진행하고 있다.

23일 두산에 따르면 두산에너빌리티와 두산퓨얼셀을 중심으로 수소의 생산부터 저장 및 운송, 활용 단계에 이르는 수소사업 전반의 밸류체인을 완성하고 있다. 특히 발전자회사 및 민간기업과 협력을 통해 국내 청정수소 공급 인프라 구축을 진행하고 있으며, 이를 통해 수소 혼소 기술을 적용한 국내 저탄소 전력화에 힘쓰고 있다.

앞서 두산에너빌리티는 제주에서 풍력을 연계한 그린수소 생산 플랜트 국책과제에 참여했다. 그린수소는 풍력, 태양광 등 재생에너지로 물을 분해해 만든 수소로, 생산 과정에서 탄소를 배출하지 않는다. 지난해 상업 운전에 들어간 제주 그린수소 생산 플랜트는 3.3MW급으로 조성된 국내 최대 규모의 그린수소 플랜트로, 제주에너지공사가 주관하고 두산에너빌리티를 비롯한 9개 기업 및 기관이 국책과제로 참여했다. 두산에너빌리티는 플랜트 통합 설계 및 감리를 진행하고, 수소의 생산·저장·활용을 효율적으로 관리하는 전주기 운영 시스템을 개발했다.

제주 그린수소 생산 플랜트는 제주 행원풍력발전단지의 잉여 전력을 활용해 하루 4시간 운전 기준 240kg, 연간 80톤의 그린수소를 생산한다. 제주시는 함덕 수소버스 충전소에 그린수소를 공급해 수소버스 3대를 시범 운영 중이며 향후 9대까지 확대할 계획이다.

수소의 효과적인 저장 및 운송이 가능한 액화수소플랜트는 두산에너빌리티가 국내 최초로 지난해 8월 준공했다. 액화수소플랜트는 두산에너빌리티가 EPC(설계·조달·시공)를 맡았으며 시운전을 거쳐 올해 1월 준공식을 개최했다. 두산에너빌리티가 향후 30년간 운영 및 유지보수(O&M)를 맡게 된 액화수소플랜트는 하루 5톤, 연간 약 1800톤의 액화수소 생산이 가능하다. 액화수소는 천연가스를 개질해 고순도의 기체 수소를 생산한 후 핵심 과정인 콜드박스 설비를 통해 생산된다. 영하 253℃의 극저온에서 액화된 수소는 기체수소에 비해 부피가 800분의 1로 줄어들기 때문에 저장과 운송이 용이하다.

이 뿐만 아니라 두산에너빌리티는 수소의 활용을 위해 수소터빈 개발에 박차를 가하고 있다. 지난 2019년 세계 5번째로 발전용 가스터빈을 개발한 두산에너빌리티는 가스터빈 원천기술을 활용한 수소터빈을 개발 중이다. 2020년부터 산업통상자원부 국책과제로 고효율 H급 수소터빈의 수소 혼소 50% 기술을 개발중이며, 개발된 기술은 한국동서발전의 울산복합발전소에서 실증할 계획이다. H급 수소터빈은 기존 수소터빈 E급 대비 연간 약 460억원의 연료비 절감은 물론 연간 약 5만톤 추가 탄소배출 감축이 가능하다. 이와 함께 세계 최초로 400MW급 초대형 수소전소터빈을 오는 2027년 목표로 개발하고 있다.

두산에너빌리티의 핵심 자회사인 두산퓨얼셀은 복합효율이 약 90%인 인산형 연료전지(PAFC)를 통해 국내 발전용 수소연료전지 시장을 선도하고 있다. PAFC 연료전지 발전소 공급 실적은 현재 건설 중인 설비까지 포함하면 총 약 560MW 이상에 달한다. 지난 2020년에는 세계 최초이자 최대 규모의 부생수소 연료전지 발전소인 '대산 수소연료전지발전소'에 연료전지 114대를 공급하기도 했다. 두산퓨얼셀은 발전용 중저온형 고체산화물연료전지(SOFC), 선박용 SOFC, 수전해시스템, 수소 모빌리티 등도 상용화를 준비하고 있다.

두산에너빌리티 측은 "국내외 정세에 흔들리지 않고 지속가능한 친환경·고수익 사업 포트폴리오로 전환하고 있다"며 "에너지 밸류체인 내 포트폴리오 확대를 위해 수소 및 탄소 자원화 시장에서 신규 사업 발굴을 추진하고 있다"고 밝혔다.