LG화학은 2024년 2분기까지 충남 대산 사업장에 연산 5만 톤 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 확보할 수 있는 부생 메탄을 원료로 활용하는 것이 가장 큰 특징으로 생산된 수소는 다시 NCC 열분해로 연료로 사용된다.

석유화학 사업은 나프타(Naphtha)를 고온에서 분해해 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 연소할 시 별도의 이산화탄소 배출이 없기 때문에 석유화학 연료로 사용될 경우 기존 대비 탄소 배출 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 14만 톤 수준의 탄소 배출 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. 그뿐만 아니라 수소 공장의 생산성 검증 및 탄소 배출 저감 효과 등을 고려해 향후 추가적인 증설도 검토할 계획이다.

수소 생산으로 나오는 이산화탄소는 포집해 재사용하는 순환 시스템 구축

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 사업 협력을 위한 업무협약(MOU)도 체결했다.

태경케미컬은 고품질 원료 가스의 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 1420톤/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.