LG화학이 ‘2050 넷제로(Net-Zero)’ 목표 달성을 위해 수소 생산에 본격 나선다. 석유화학 열분해 공정을 저탄소 공정으로 전환하기 위해서다.

LG화학은 2024년 2분기까지 충남 대산 사업장에 연산 5만톤 규모의 수소 공장을 건설한다고 20일 밝혔다. LG화학이 부생 수소와 별개로 수소를 직접 생산하는 공장을 짓는 것은 이번이 처음이다.

이 공장에는 메탄가스를 고온의 수증기와 반응시켜 수소로 전환하는 기술이 적용된다. NCC(나프타크래킹센터) 공정상 확보 가능한 부생 메탄을 원료로 활용하는 것이 가장 큰 특징으로 생산된 수소는 다시 NCC 열분해로 연료로 사용된다.

석유화학 사업은 나프타(Naphtha)를 고온에서 분해시켜 얻게 되는 에틸렌, 프로필렌, 부타디엔 등의 기초 유분으로 시작되는데, 통상 이 NCC 공정의 열원으로 메탄이 사용되면서 대부분의 탄소 배출이 이뤄지는 것으로 알려져 있다.

반면에 고순도 수소는 연소될 시 별도의 이산화탄소 배출이 없기 때문에 석유화학 연료로 사용될 경우 기존 대비 탄소배출 저감 효과를 크게 거둘 수 있다.

LG화학 수소 공장은 내년 상반기 착공에 들어가 2024년 2분기 완공을 목표로 한다. 수소 공장이 본격 가동되면 LG화학은 NCC 공정에 사용되는 메탄을 수소로 대체해 연간 약 14만톤 수준의 탄소배출 저감 효과를 거둘 것으로 기대된다. 이는 소나무 약 100만 그루를 심어야 상쇄할 수 있는 규모다.

LG화학은 2025년까지 NCC 공정의 수소 등 청정연료 사용 비중을 최대 70%까지 확대해 나갈 계획이며, 바이오 원료 생산에도 수소를 적극 활용할 계획이다. 또, 수소 공장의 생산성 검증 및 탄소배출 저감 효과 등을 고려해 향후 추가적인 증설도 검토할 계획이다.

■ 수소 생산으로 나오는 이산화탄소는 포집해 재사용하는 순환 시스템 구축

한편, LG화학은 수소 생산 과정에서 발생하는 이산화탄소가 필요한 자원으로 순환될 수 있는 밸류체인 구축에도 나선다.

현재 국내 수소 시장의 90% 이상은 탄소와 수소로 구성된 메탄에서 수소를 추출하는 개질(Reforming) 방식으로 생산되는데 이 공정에서는 이산화탄소(CO₂)가 부산물로 나오는 것이 가장 큰 문제점으로 제기되고 있다.

이를 위해 LG화학은 국내 최대 탄산가스 업체인 태경케미컬과 협력에 나선다. 태경케미컬은 고순도 이산화탄소를 원료로 식음료용 액체 탄산가스 및 보냉용 드라이 아이스 등을 제조하는 전문기업으로 국내 1위의 시장 점유율을 보유하고 있다.

LG화학은 수소 생산 시 발생하는 이산화탄소를 포집해 태경케미컬에 공급하게 돼 개질 수소의 이산화탄소 배출 문제를 블루수소 생산 방식으로 해결할 수 있을 전망이다. 양사는 최근 이산화탄소 사업협력을 위한 업무협약(MOU)도 체결했다.

태경케미컬은 고품질 원료가스의 안정적인 공급처를 추가로 확보하게 돼 국내 시장 지위를 더욱 공고히 하는 한편, 식음료용, 반도체 세정용, 의약품용 콜드체인 등 탄산가스 분야에서 친환경 첨단 시장을 더욱 확대해 나갈 계획이다.

태경케미컬은 현재 하루 820톤의 탄산가스 생산능력을 보유하고 있는데, 이번 LG화학과의 협업으로 600톤이 증가한 총 1,420톤/일 생산능력을 확보해 명실상부한 업계 1위로서의 입지를 다지게 된다.

양사는 향후 장기적으로 이산화탄소의 원활한 공급 및 다양한 활용 방안 등에 대해서도 적극 협력해 나가기로 했다.

LG화학 노국래 석유화학사업본부장은 “수소 공장 건설과 이산화탄소 순환 체계 구축은 탄소 중립을 통해 석유화학 사업의 지속가능한 미래를 만들어 가기 위한 것”이라며, “향후 수소 생산, 활용 기술 등 탄소배출 저감을 위한 다양한 방법들을 검토하고 적용해 나갈 것”이라고 말했다.