한국요꼬가와전기 최지호 부장 (사진 한국요꼬가와)

 

 

 

Q. 현재 수소 산업이 왜 부밍을 하고 있나?

A. 주목적은 탄소중립이다. 현재 수소가 탄소중립을 이루기 위한 궁극적인 방법 중 하나라는 생각이 일반적이다. 우리 생활에 필요한 전기를 생산하려면 연료가 있어야 한다. 기존의 연료를 사용하지 않고 전기를 생산하려면 친환경적인 연료를 찾아야 되는데, 그 중 하나가 수소라는 얘기다. 따라서 우리 요꼬가와 역시 수소 산업을 중요하게 보고 있다.

 

Q. 국내 수소 시장 전망을 어떻게 하나?

A. 우리나라는 현재 블루수소에 치중이 되어 있다고 생각한다. 그동안 탈원전 정책으로 그동안 원자력발전 기술의 개발을 하지 않았지만, 윤석열 정부의 원자력 생태계 강화 정책으로 이 부분에 대한 진전이 예상된다. 그린수소를 생산하려면 전기를 지속적으로 공급을 해야 되는데, 이런 부분이 미흡하다 보니 경쟁력 있는 가격에 수소 생산이 되지 않았다. 원자력 분야의 정부 투자로 발전된 SMR(Small Modular Reactor, 소규모 원자료) 기술이 적용되면, 저렴한 수소 생산이 가능하지 않을까 예상된다.

 

Q. 요꼬가와의 수소 산업 비즈니스 영역은 어떻게 되나?

A. 수소 생산부터 저장·이송, 소비에 이르기까지 수소 생태계 전체에 다 관련이 있다. 수소 산업의 프로세스 컨트롤이 메인인데, 요꼬가와는 컨트롤 시스템과 PLC, 압력계, 분석계, 유량계 등의 제품 라인업이 갖춰져 있기 때문에, 사업영역이 수소 산업 생태계 전반적으로 다 해당이 된다.

전반적으로 다 커버는 하지만, 국내에서는 스팀 리포밍 수소생산 분야에 주력하고 있다. 또 KOGAS와 LNG 터미널 프로젝트를 많이 했기 때문에 저장 영역도 주력 분야가 될 수 있다.

요꼬가와가 국내에서 부생수소 생산 프로젝트 경험은 많으나, 본격적으로 수소 비즈니스를 시작한 것은 지난해부터이다. 일본에서는 수소 기술에 대한 연구에 오랫동안 투자해왔던 만큼 요꼬가와 일본 본사에서는 그전부터 계속 사업을 진행하고 있었다. 본사에서는 요꼬가와 각 지사마다 수소 관련 영업활동, 프로젝트 수주 및 기술 지원해주는 팀이 있다.

 

Q. 그렇다면 요꼬가와 본사에서는 수소 비즈니스 성과가 가시화되고 있나?

A. 수소 산업은 초기 단계라고 생각한다, 아직까지 크게 성과라고 할 수 있는 부분은 많지 않다. 일본은 NEDO(New Energy and Industrial Technology Development)라는 신에너지 산업 기술 종합 개발기구에서 수소 관련 투자 프로젝트를 많이 하고 있는데, 요꼬가와가 일본계장 분야에서 시장점유율이 높다 보니, 이 프로젝트에 참여를 많이 하고 있다.

기후변화 대응을 위한 국제사회의 노력에 발맞춰 제21차 유엔기후변화협약 당사국 총회(COP 21)에서 파리협정이 채택되었으며, 서명국들은 21세기 말까지 온실가스 배출량을 0으로 줄이기로 합의했다. 국제에너지기구(IEA) 보고서에 따르면 대기 중 탄소뿐만 아니라 전력 및 기타 산업 플랜트의 탄소 배출량을 포착하는 탄소 회수, 활용 및 저장(CCUS, Carbon Capture Utilization & Storage) 기술은 2070년까지 탄소 Net-zero 배출을 달성하는데 필요한 누적 탄소 감소량의 약 15%를 차지한다. 일본은 2050년까지 탄소중립을 달성할 것이라고 선언했다. 2020년 12월 경제통상산업성 발표에 따르면 일본의 녹색성장 전략에는 탄소재활용이 핵심적인 역할을 하고 있으며, 민관협력을 통한 혁신이 장려되고 있다.

요꼬가와는 지난해 2월, NEDO의 의뢰를 받은 뒤 탄소배출량이 많은 공장을 운영하는 치바현 이치나리시 고이 지역과 인근지역에 위치한 기업들과 접촉하여 협조를 요청했으며, CCUS 기술 등을 대상으로 조사를 실시했다. 요꼬가와는 지역 기업체들과 협력해 탄소재활용 사업의 타당성 검토에 나서면서, 원자재 및 에너지의 효과적 활용, 탄소 회수 및 활용, 수소 관리에 초점을 맞출 예정이다.

이 연구를 위해 요꼬가와는 자회사인 Yokogawa Solution Services Corporation 및 KBC Advanced Technologies Limited를 포함하여 요꼬가와 그룹 전체에서 보유한 전문지식을 활용할 예정이다. 특히 요꼬가와는 국내외로 다양한 유형의 플랜트에 대한 공정제어 시스템 구축을 통해 쌓아온 제조 공정에 대한 전문지식, 단일 지역의 공정 및 에너지 효율성 개선 및 여러 산업 부문의 통합에 대한 전문지식, 지역 수준에서 수요와 공급을 제어할 수 있는 가상 발전소 기술, 수요와 공급에 따라 제어를 최적화하는 지역 에너지 관리 시스템, 최적의 생산 계획의 실행을 지원하는 시뮬레이션 기술 등을 활용할 예정이다.

 

 

 

플랜트 통합 제어 시스템(Distributed Control System)

 

 

 

Q. NEDO에서 요꼬가와가 하는 역할은 구체적으로 무엇인가?

A. NEDO는 그린수소 프로젝트, CCUS 프로젝트 및 수소 운반에 관련 프로젝트 등을 진행했다. 수소 운반 프로젝트는 많이 논의되고 있는 암모니아와 액화수소가 아닌 화학물질에 수소를 넣어서 운반할 수 있는 AHEAD(Advanced Hydrogen Energy Chain Association for Technology Development) 프로젝트다. 요꼬가와는 기본적으로 이러한 프로젝트에 컨트롤 시스템, 안전시스템 등을 포함한 계장 장비를 공급했고, 다년간 확보하고 있는 프로세스 컨트롤에 대한 노하우로 프로세스 개선에 조언을 주었다.

 

Q. 수소산업과 관련된 요꼬가와의 대표적인 글로벌 레퍼런스에 대한 소개를 부탁한다.

A. 그린수소, 탄소 포집 및 저장, 수전해, 수소생산 및 운반 등 여러 레퍼런스가 있다.

그 가운데 쥬피터(Jupiter) 1000 프로젝트는 그린수소 생산(전해조), 메탄 생산(산업단지 시설 CO2 capture 활용) 프로젝트로, 2018년에 시작되어 요꼬가와의 레코더(FX1000 series)를 비롯해서 압력계(EJA) 40세트, 온도전송기(YTA) 39세트가 적용이 됐다.

또 2016년에 시작된 일본 훗카이도의 Large-scale CCS demonstration project는 홋카이도 정유공장 수소생산공정, 발전소 등을 CO2 공급원으로 해서 2019년까지 CO2 300,000톤을 해저 3,650m와 5,800m 위치에 매장하는 프로젝트로, 요꼬가와의 DCS Centum VP(CCS 공정제어)를 비롯해서 SIS ProSafe-RS(CCS 공정 안전시스템) 등이 적용이 됐다.

또 일본 가와사키현 나미에에서 2020년 시작된 FH2R(Fukushima Hydrogen Energy Research Field)는 그린수소 생산의 극대화와 경쟁력 있는 생산 가격을 달성하기 위해 태양광발전과 전력망을 이용해 수요와 공급의 균형 기능을 활용하는 프로젝트로, 시간당 1,200 Nm3(Green Hydrogen)의 수소를 생산하며, 10MW Alkaline 전해조를 이용한다. 수소 수요처는 연료전지, 모빌리티, 산업용이며, 요꼬가와의 DCS Centum VP(전해조 공정제어)가 적용됐다.

또 2017년에 시작된 AHEAD 프로젝트는 일본 치요다와 미쓰비시코퍼레이션, 미츠이, 닛폰유선(NYK) 등이 참여해, OCH(Organic Chemical Hydride) 방법을 활용한 국제 수소 공급망 구현을 실현했다. 여기에는 요꼬가와의 DCS Centum VP 및 NIO Field Enclosure(수소 생산, 수소화, 탈수소 공정 제어)를 비롯해서, PRM-CSP(Auto Loop Testing), SIS ProSafe-RS(탈수소 공정 안전시스템), CEE 및 FieldMate Validator 등이 적용됐다.

 

Q. 수소공정에는 세이프티(Safety)가 반드시 들어가나?

A. 수소공정은 위험도가 있어서 해외에는 SIL등급을 받은 세이프티 시스템이 공급이 되고 있다. 국내는 스팀 리포밍 쪽에는 현재까지 많이 고려가 되지 않고 있다.

 

Q. 국내 레퍼런스는?

A. 기존의 그레이 수소 레퍼런스는 많이 있다. 그레이 수소이긴 하지만 스팀 리포밍쪽은 H사에도 PLC와 분석기를 공급하고 있다. 스팀 리포밍 자체가 규모가 작아서 PLC로 많이 구성을 하고 있다.

 

 

 

 

수소 생산 공정의 리포머의 정밀 온도 제어가 가능한 PLC

 

 

Q. 한국요꼬가와도 올해부터 매출이 나오나?

A. 창원 액화수소 플랜트를 작년 11월에 수주해서, 올해 납품할 예정이다. 여기에는 DCS와 SIS가 들어간다.

 

Q. 인스트루먼트 쪽 경쟁력이라면?

A. 그린수소 집중을 많이 하고 있는 유럽에서는 수전해 프로세에 요꼬가와 유량계나 분석계 등이 들어가고 있어서, 레퍼런스 측면에서 강점이 있다고 생각한다.

 

Q. 그렇다면 요꼬가와가 수소 산업에서 가질 수 있는 경쟁력은 무엇인가?

A. 한국과 마찬가지로 일본도 Net-zero에 많은 투자를 하고 있다. 그린이노베이션 기금 첫 투자로 수소 생태계 구축에 투입될 예정이다.

일본의 신에너지 산업 기술 종합 개발기구인 NEDO에서 수소와 관련하여 많은 기술개발 프로젝트가 진행될 것으로 예상된다.

일본 내에서 Process control 및 Instrumentation 장비 쪽은 요꼬가와가 리딩 컴퍼니이기 때문에 많은 참여를 예상하고 있다. 본사에서도 수소 산업을 중요하게 생각하고 있어서 관련 비즈니스 확충을 위해, 전담 글로벌 서포트 팀을 만들었고, 한국요꼬가와전기에서도 수소 관련 영업팀이 별도로 구성되어 있다. 이러한 본사 및 한국지사의 적극적이고 능동적인 참여 인프라가 타 경쟁사에 비해 경쟁력으로 작용할 수 있을 것으로 본다.

 

Q. 수소 영업팀이 별도로 조직되어 있다는 건 수소 시장을 크게 본다는 것인지?

A. 그렇다. 수소 산업의 미래를 보고 적극적으로 영업을 하기 위해, 별도로 영업팀을 만들었다.

 

Q. 수소 산업에 적용되는 세이프티는 SIL 등급이 높아야 하나?

A. 시스템은 모두 SIL3를 요구하고 있는데, 프로세스 디자인에 따라 달라지겠지만 SIL2 정도로 예상이 되고 있다.

 

Q. 요꼬가와에는 수소와 관련해서 어떤 제품이나 솔루션이 있나?

A. 우선 시스템으로는 효율적인 수소생산을 위한 플랜트 통합 제어 시스템(Distributed Control System)과 수소 생산 공정의 리포머의 정밀 온도 제어가 가능한 PLC가 있으며, 수소 플랜트에 설치된 계장기기에 대한 Auto Loop Test 솔루션(PRM Commissioning Support Package)이 있다. PLC는 L사에 적용이 되어 있으며, Auto Loop Test 솔루션은 HART & Foundation Fieldbus 프로토콜을 지원하는 전송기 및 컨트롤 밸브의 Loop Test를 자동으로 실행하며, Loop check 자동 Test 기능과 시스템 필드계기의 연결 상태 및 정보 비교 기능을 제공한다.

특히 수소 플랜트 잠재적 사고 예방을 위한 안전 계장 시스템(Safety Instrumented System)은 Single Module로 SIL3를 만족하며 최상의 안전성을 확보한다. CPU 모듈 및 IO 모듈 이중화로 높은 가용성을 확보하며, SIL 등급에 따른 SIL 2/3/4 라인업을 통한 효율적 시스템 설계가 가능하다.

또 공정 내 가스 조성과 수소의 순도 측정기(Process Gas Chromatograph)는 수소 순도(99.999% 이상)와 개질 공정의 가스 조성(ppb ~ % 단위) 측정에 사용되는 제품으로, 여러 개의 측정 포인트와 측정 성분을 한 대로 동시에 측정한다. 모든 파라미터 세팅 및 데이터 확인이 가능한 HMI 메인터넌스 예측 프로그램(GCVT)으로 유지보수 및 다운타임을 감소시킨다.

또 부생 수소 레이저 가스 분석계 TDLS8000은 최첨단 레이저 기술을 기반으로 부생 수소에 대한 실시간 측정을 지원하는 제품이다. Truepeak(면적식) 분석방식을 통한 주변가스 영향이 없으며, Safety Design을 고려한 SIL2 인증서를 취득했고, 50일간의 데이터 저장 기능에 따른 빠른 진단이 가능하다.

이밖에 수소생산 설비의 분산형 온도 센서와 연료 전지(Fuel Cell) 고속 측정용 아날로그 센싱 유닛(High Speed Analog Sensing Unit), 수소 저장, 생산 설비의 온도 및 센서 원격 감시에 쓰이는 920MHz Wireless DAQ, 신재생 및 연료전지(Fuel Cell) 인버터 효율의 고정밀 측정에 쓰이는 전력분석기, 원거리 가스 감지용 퀀텀 센싱 개발을 위한 Analyzer인 Optical Spectrum Analyzer와 스마트 디바이스를 활용한 운영관리 솔루션(Operation Management - Field Assistant)이 있다. OM/FA 솔루션은 운전 관리 정보의 디지털화를 통해, 안전하고 신뢰할 수 있는 효율적인 공장 운영 및 규정 준수를 보장하며, 표준화된 업무, 간소화된 프로세스, 부서 간의 커뮤니케이션 향상으로 생산성을 증가시킨다.

 

 

 

 

수소 플랜트 잠재적 사고 예방을 위한 안전 계장 시스템

 

 

Q. 그 가운데 주력 제품이나 솔루션은 무엇이며, 해당 제품 또는 솔루션의 특징 및 경쟁력은 무엇인가?

A. 수소생산 등의 기술도 중요하지만, 안전에 대한 부분도 점차 강조될 것이라고 보고 있다. 특히 한국요꼬가와는 프로세스 산업의 Functional Safety Expert 두 명을 보유하고 있으며 오랫동안 LOPA 및 SIL study 등의 공정안전 관련 컨설팅을 진행한 경험이 있다. 이러한 부분들이 경쟁사와 차별화되는 부분이 아닐까 싶다. Functional Safety Expert인 박진형 부장의 경우, 현재 수소차 및 수소충전소 안전 관련 TFT 멤버로도 참여하고 있다.

 

Q. 수소 산업을 발전시킬 수 있는 요인으로는 어떤 걸 꼽나?

A. 새로운 정권이 들어서면서 탈 원전정책이 수정되면, 수소 산업에 긍정적인 영향을 미칠 수 있을 것으로 본다. 정부의 지원이 계속되어야 민간업체도 투자를 계속할 수 있다. 아직은 수소가 개발 초장기 산업이라 기업들이 투자를 하고 싶어도 자금제약이 있기 때문에, 정부가 국책으로 밀지 않는 이상 힘들지 않을까 생각한다. 일본도 올해 그린에너지와 관련해서 투자를 하는 걸로 알고 있다. 수소 쪽으로 많이 투자가 될 것이라는 견해가 있다. NEDO에서도 작년에 끝난 수소 관련 프로젝트도 있고 해서 추가적으로 새로운 프로젝트가 나오지 않을까 예상이 된다. 일본의 경우에는 정부에서 지원을 하다 보니, 그런 국책사업이 계속 나오면서 시장이 서서히 형성이 되고 있다. 국내도 이런 쪽으로 계속 투자가 되어야 사업이 발전될 것으로 본다.

수소가 계속 발전하고 있는 이유도 탈탄소 때문이다. 정부뿐만 아니라, 기업들도 더 많이 신경을 써야 할 것 같다. 블루수소의 경우에도 탄소 포집을 해서 저장을 하면 친환경이라고 얘기를 하는데, 이게 친환경이라고 말하기 어려운 부분이 있다. 왜냐면 기존의 에너지 회사들이 천연가스를 계속해서 LNG로 만들어 공급을 하고 있는데, 어느 정도 제재를 강하게 해야 그린수소나 친환경 수소로 발전이 될 수 있다. 지금은 제재가 강하지 않기 때문에, 기존 에너지를 활용하는 방법만 생각하지 다른 쪽은 발전을 안 하고 있다. 따라서 이런 부분에 대한 제재를 해야 그린수소 같은 친환경 수소 산업이 발전할 것으로 생각된다.

 

Q. 요꼬가와의 수소 시장 확대 전략은?

A. 일본 본사의 지식과 노하우를 공유, 국내 비즈니스에 적극 활용해 비즈니스를 확대해 나갈 계획이다.

현재는 수소 생산 쪽에 집중을 하고 있지만, 이외에도 요꼬가와가 보유하고 있지 않은 다른 영역의 니즈를 파악해서, 본사 R&D에 개발을 요청할 계획이다.

 

 

 

수소 순도 측정기(Process Gas Chromatograph)