LG화학, 연산 5만 톤 ‘수소공장’ 건설 추진… 석유화학 열분해 저탄소 공정 전환

기존 NCC 공정 메탄 사용→탄소배출↑
수소공장 통해 메탄→수소 대체
오는 2024년 2분기 수소공장 완공 목표
연간 약 14만 톤 탄소배출 저감… 소나무 100만 규모
수소 생산 시 발생하는 탄소 재사용 체계 구축

LG화학 나프타크래킹센터(NCC) 공장

LG화학이 ‘2050 넷제로(Net-Zero, 탄소중립)’ 목표 달성을 위해 수소 생산을 본격화한다. 석유화학 열분해 공정을 저탄소 공정으로 전환하기 위한 목적이다.

LG화학은 오는 2024년 2분기까지 충남 대산 사업장에 연산 5만 톤 규모 수소공장 건설을 추진한다고 20일 밝혔다. 부생 수소와 별개로 수소를 직접 생산하는 공장을 건설하는 것은 이번이 처음이다.

해당 공장에는 메탄가스를 고온의 수증기와 반응시켜 수소로 전환하는 기술이 적용된다. 나프타크래킹센터(NCC) 공정상 확보 가능한 부생 메탄을 원료로 활용하는 것이 특징이다. 이렇게 생산된 수소는 다시 NCC 열분해를 위한 연료로 사용된다. 석유화학 사업은 나프타(Naphtha)를 고온에서 분해시켜 얻게 되는 에틸렌, 프로필렌, 부타디엔 등 기초 유분으로 시작되는데 일반적으로 이 NCC 공정의 열원으로 메탄이 사용되면서 대부분의 탄소 배출이 이뤄지는 것으로 알려져 있다.

반면 고순도 수소는 연소 시 별도 이산화탄소 배출이 없기 때문에 석유화학 연료로 사용될 경우 기존 대비 탄소배출 저감 효과를 크게 거둘 수 있다고 한다.

LG화학 수소공장은 내년 상반기 착공에 들어가 2024년 2분기 완공을 목표로 한다. 수소공장이 본격적으로 가동되면 LG화학은 NCC 공정에 사용되는 메탄을 수소로 대체해 연간 약 14만 톤 규모 탄소배출 저감 효과를 거둘 수 있을 것으로 보고 있다. 이는 소나무 약 100만 그루를 심어야 상쇄할 수 있는 규모라고 강조했다.

이와 함께 LG화학은 오는 2025년까지 NCC 공정의 수소 등 청정연료 사용 비중을 최대 70%까지 확대한다는 계획이다. 바이오 원료 생산에도 수소를 적극 활용한다는 방침이다. 또한 수소 공장의 생산성 검증 및 탄소배출 저감 효과 등을 고려해 향후 추가적인 증설도 검토한다는 복안이다.

수소 생산 과정에서 나오는 이산환탄소는 포집해서 재사용하는 순환 시스템 구축도 추진한다. 현재 국내 수소 시장의 90% 이상은 탄소와 수소로 구성된 메탄에서 수소를 추출하는 개질(Reforming) 방식으로 이뤄진다. 이 공정에서 이산화탄소가 부산물로 나오는 것이 가장 큰 문제점으로 제기되고 있다. 이를 해결하기 위해 LG화학은 국내 최대 탄산가스 업체인 태경케미컬과 협력하기로 했다. 태경케미컬은 고순도 이산화탄소를 원료로 식음료용 액체 탄산가스와 보냉용 드라이아이스 등을 제조하는 전문 업체다. 해당 분야에서 국내 시장 점유율은 1위다.

노국래 LG화학 석유화학사업본부장(오른쪽)이 태경케미컬 박기환 대표이사와 이산화탄소 사업 협력을 위한 업무협약(MOU)을 체결하고 기념촬영을 하고 있다.

LG화학은 수소 생산 시 발생하는 이산화탄소를 포집해 태경케미컬에 공급하고 개질 수소의 이산화탄소 배출 문제를 블루수소 생산 방식으로 해결할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 태경케미컬과는 최근 이산화탄소 사업협력을 위한 업무협약(MOU)을 체결하기도 했다. 태경케미컬은 고품질 원료가스의 안정적인 공급처를 추가로 확보해 국내 시장 지위를 공고히하고 식음료용과 반도체 세정용, 의약품용 콜드체인 등 탄산가스 분야에서 친환경 첨단 시장으 더욱 확대해 나간다는 계획이다. 태경케미컬은 현재 하루 820톤의 탄산가스 생산능력을 보유하고 있다. 이번 LG화학과 협업으로 600톤가량 증가한 하루 총 1420톤 규모 탄산가스 생산능력을 확보하게 될 전망이다.

LG화학과 태경케미컬은 장기적으로는 이산화탄소의 원활한 공급 및 다양한 활용 방안 등에 대해서도 적극적으로 협력하기로 했다.

노국래 LG화학 석유화학사업본부장은 “수소공장 건설과 이산화탄소 순환 체계 구축은 탄소중립을 통한 석유화학 사업의 지속가능한 미래를 만들어가는 필수 과정”이라며 “향후 수소 생산과 활용 기술 등 탄소배출 저감을 위한 다양한 방법을 검토하고 적용해 나갈 것”이라고 말했다.

동아닷컴 김민범 기자 mbkim@donga.com