유럽연합의 중심에서
수소기술역량 보유한 잘란트

독일 잘란트(Germany’s Saarland)주에서는 에너지 집약적 산업분야를 위한 기후중립이라는 인류공통의 과제에 기여하는 미래지향적인 신경제분야가 발전 중입니다.

독일 잘란트(Germany’s Saarland) –유럽중앙에 위치한 장점이 돋보이는 산업허브지역

독일 잘란트(Germany’s Saarland)주는 자동차, 철강 및 에너지 산업에 확고한 뿌리를 둔 전통적인 산업지역으로, 기업과 연구기관 그리고 정계가 모두 협력하여 중요한 변화과정을 주도하고 있습니다. 생산기술 및 제품제조는 청정에너지와 기후중립성의 요구사항에 맞게 조정되고 있습니다. 무엇보다 수소기술은 많은 가능성을 제시하는 미래의 기술로 간주됩니다.

잘란트주 총리 앙케 렐링어(Anke Rehlinger)는 잘란트 특화산업분야로 수소기술을 장려 지원합니다.

앙케 렐링어 총리는 수소 생산과 사용 측면에서 잘란트의 거대한 잠재력을 확신하고 있습니다: ‘수소는 산업과 운송분야를 한층 업데이트 시키는 기술이 될 수 있습니다. 철강 산업에서 수소의 사용은 지속 가능한 철강생산에 이상적인 솔루션이며 독일 잘란트 (Germany’s Saarland)는 이미 이 길을 가고 있습니다. 앞으로 잘란트는 수소를 위한 유럽 파이프라인 네트워크의 중심에 자리잡고자 합니다. 왜냐하면 우리 산업구조가 현지에서 생산할 수있는 양보다 더 많은 수소가 필요할 것이기 때문입니다. 이러한 여건에서도 독일 잘란트(Germany’s Saarland)는, 예를 들어 발전소 펜(Fenne)에서 H2 생산에 착수할 것입니다. 수소기술은 잘란트라는 멜로디가 함께하는 미래의 음악이고, 이 오케스트라는 이미 그들의 악기를 선택했습니다. 이것은 또한 보쉬(Bosch), 셰플러(Schaeffler) 및 연료전지 생산에 박차를 가하는 다른 기업들의 활동에서 더욱 분명해집니다.’.

새로운 에너지원

충분한 양으로 경제적 생산이 가능한지, 가용성이 보장되는지, 그리고 녹색수소의 안전한 운송 문제는 이 물질의 산업적 사용을 위한 중요한 핵심요소입니다. 생산과 운송을 가능하게 하기 위해 기존 인프라를 사용하는 두 가지 프로젝트가 현재 독일 잘란트(Germany’s Saarland)에서 진행되고 있습니다.

HydroHub Fenne – 에너지 허브에서 실행되는 프로젝트로 에너지 전환을 구현하는 실재 실험실이자 수소생산을 위한 프로토타입

산업 및 연구 분야의 파트너들이 에너지 혁명에 매우 중요한 녹색수소를 생산하기 위해 HydroHub Fenne에 모여 협력합니다. STEAG GmbH, Siemens AG, 미래에너지 및 재료흐름시스템 연구소(Institute for Future Energy and Material Flow Systems, IZES) 그리고 독일인공지능연구소(German Research Center for Artificial Intelligence, DFKI)가 이 프로젝트에 참여합니다. STEAG는 이미 Völklingen-Fenne지역에서 전력과 지역난방을 생산하는 여러 시설, 두 곳의 석탄화력발전소 유닛, 모델발전소 푈클링엔(MKV), 푈클링엔 열병합 발전소(HKV), 광산가스 엔진플랜트 및 가스터빈 등을 운영하고 있습니다. 해당 부지는 또한 대규모 배터리 뱅크와 전기에너지를 사용하여 온수를 직접 생산하는 혁신적인 전극보일러를 자랑합니다. 연방정부가 자금을 지원하는 HydroHub Fenne은 이와 같은 기존 인프라에 통합됩니다.

태양광 및 풍력 발전 잉여분은 전기분해를 통해 물을 산소와 수소로 분할하는 과정에 사용될 것입니다. 이때, 공격적인 화학물질을 전해질로 사용하지 않고 매우 친환경적인 공정인 양성자 교환막을 기반으로 한 전해조를 사용합니다.

전기분해 시설의 목표 용량은 시간당 2x 17.3MWel 또는 시간당 664kg H2 또는 연간 약 5.800t H2입니다. 주요 소비자는 지역 철강산업과 같은 에너지 집약적인 산업일 가능성이 높습니다.

HydroHub Fenne은 프로토타입 형태로 개발되어 축적된 지식은 독일 전체의 다른 시스템에 전달 활용될 예정입니다.

푈클링겐-펜 발전소 부지는 특히 계획된 ‘HydroHub Fenne’ 수소 프로젝트를 고려할 때 STEAG에 매우 핵심적인 입지가 될 것입니다.

mosaHYc – 기존 가스 인프라를 사용하여 국경을 넘어 수소를 운송하는 시스템 구축을 목표로 하는 프로젝트

100킬로미터의 가스 인프라가 mosaHYc 프로젝트의 일환으로 크레오스(Creos)와 GRTgaz 기업에 의해 건설되고 있습니다. 이를 위해 유통네트워크 운영자는 기존 가스인프라를 사용합니다. 목표는 수소 수송을 위한 국경 간 고압 그리드를 구축하여 이 지역의 수소 생산자와 소비자가 산업, 난방 시장 및 운송 분야에서 비즈니스 모델을 개발할 수 있도록 하는 것입니다. 최근 연구는 독일과 프랑스의 서로 다른 파이프라인 구간 간의 상호 작용을 검토하고 안전 관련 측면을 조사하고 있습니다. 기존 파이프라인을 조사하고 수소로 전환하기 위한 준비를 진행 중입니다. 기존 인프라는 주요 소비자와 연결되는 파이프라인 구간, 즉 수소 싱크로 보완될 것입니다.

*새로운 생산공정, 새로운 제품***

독일 최초의 수소 기반 철강 생산시설

SHS (Stahl-Holding-Saar, 슈탈 홀딩 자르)는 주요 기업인 딜링어(Dillinger)와 자르슈탈(Saarstahl)은 지난 2020년부터 기후중립 철강을 위한 방향설정을 시작했습니다. 용광로에 수소 함량이 높은 프로세스 가스를 사용하면서 CO₂ 배출량이 감소했습니다. 미래에는, 그린 수소가 탈탄소화 정책에 중요한 역할을 할 것입니다. SHS(슈탈 홀딩 자르)의 혁신 매니저인 크리스티안 베버(Christian Weber)씨와 함께 필요한 기술혁신과 철강산업이 직면한 거대한 도전에 대해 이야기 나누었습니다.

Christian Weber, 혁신메니저, SHS –Stahl-Holding-Saar

gwSaar:

베버 씨, SHS 그룹은 독일에서 최초로 용광로에 수소를 사용한 철강 회사입니다. 철강 업계에서는 수소 전략을 갖추는 것이 필수라는 말이 자주 나옵니다. 정말인가요?

크리스티안 베버:

당연히 그렇다고 말씀드리고 싶습니다. 저희는 탄소배출 직접회피(carbon direct avoidance, CDA)에 초점을 두고 있으며, 이는 곧, 가능한 한 CO₂를 전혀 배출하지 않으려 함을 의미합니다. 저희의 장기적인 기후 목표를 달성할 수 있는 유일한 방법은 바로 수소를 매개체로 사용하는 것입니다. 다른 접근법으로는 carbon storage, 즉, 공정에서 발생되는CO₂ 저장, 또는carbon capture usage, 즉, 공정에서 CO₂의 포착 활용하는 방법이 있습니다. 후자에 대한 예로, 슬래그와 CO₂를 활용하여 건축 자재로 변환하는 프로세스를 개발하고 있습니다. 하지만 이는 기후 중립을 지향하는 궁극적인 목표에 비하면 미미한 규모의 절감만을 의미합니다.

CO₂를 제거할 수 있는 결정적 잠재력은 저희가 이미 시작한 프로세스 변경에 있습니다. 이때 수소는 탈탄소화 목표를 이루는데 아주 중요한 역할을 할 수 있기에, 저희도 최대한 빨리 이 프로세스에 합류하고자 합니다.

gwSaar:

자를란트의 철강생산을 기후중립적으로 만들길 바라고 계시는군요. 이에 대한 전략을 간단히 설명해 주시겠어요?

크리스티안 베버:

저희의 CO₂ 전략에서, 2045년까지 기후 중립 철강을 생산할 수 있도록 하는 대책 및 프로젝트들을 설정하여 일련의 옵션을 준비했습니다.

저희는 현재 가장 많은 양의 CO₂를 제거할 수 있는 프로젝트를 우선으로 진행하고 있습니다. CO₂ 배출량의 90%는 제철소의 용광로와 LD 컨버터에서 발생합니다. 저희에게 전환이란, 바로 이 두가지 생산 단계를 대체할 수 있는 것을 찾아야 함을 의미합니다. 이때, 용광로의 대안으로 직접 환원 프로세스, 그리고 LD 컨버터를 대체할 전기 아크로(조강 생산 장치)를 말씀드릴 수 있습니다.

저희가 이미 시작한 1단계에서는, 기존 방식에서 발생하는 CO₂ 배출량을 줄이고 있습니다. 이러한 추가적인 CO₂ 절감 잠재력은 기술전환과 병행하여2030년까지의 중간 목표를 달성하는 데 도움이 될 것입니다.

저희는 2020년부터 용광로 주입용 코크스로 가스로 자체 생산되는 프로세스 가스를 사용하고 있습니다. 해당 프로세스 가스는 50~55%의 수소 함량을 갖습니다. 다음 단계는 H2SYNgas 프로젝트의 일환으로, 용광로에서 철광석을 환원하기 위한 환원제로 더 많은 양의 수소를 사용할 수 있는 새로운 프로세스를 채택하는 것입니다. 이 두 프로젝트 모두 현재 진행 중인 방식에서 CO₂를 줄이는 데 큰 역할을 할 것입니다. 이 둘을 합쳐 약 11%의 CO₂ 절감 효과를 기대할 수 있습니다.

2단계와 3단계에서는, 새로운 기술인 전기 아크로와 직접 환원으로 전환하는 지속적인 프로세스를 계획하고 있습니다. 기존 방식을 점차적으로 대체하여 완전히 새로운 공장설비기술을 구축해야 하므로, 이 전환에는 몇십억의 투자가 필요합니다.

코크스가스 주입 설비 (Copyright: Dirk Martin, Saarstahl)

gwSaar:

여기에 가장 큰 어려움은 무엇인가요?

크리스티안 베버:

저희의 목표는 2030년까지 충분한 EAF(전기 아크로) 용량을 구축하고, 용광로의 용량은 줄이는 것입니다. 저희는 또한 CO₂ 감축 프로젝트와 신기술 개발을 추진하고 있습니다.

어려움 중에 하나는, 저희가 진행 중인 생산과 병행하여 전체 전환 프로세스를 처리해야 한다는 문제입니다. 모든 제품 포트폴리오는 신기술로 전환될 것입니다. 딜링어(Dillinger) 와 자르슈탈(Saarstahl)의 제품 품질은 당연히 매우 높은 수준이며, 새로운 생산프로세스를 도입했을때도 동일한 수준의 품질을 유지해야 합니다.

그 외에도 이 기술전환이 현실화되려면 모든 필요한 인프라 구조가 충족되어야 합니다. 사용 가능한 전력 공급과 수소 용량은 충분해야 하며, 경제적으로 합리적이어야 합니다. 한 가지 예를 들어보면, 현재 저희 부지에 통합할 계획인 전기 아크로는 계획대로 배치할 수 있도록 지역 전력 공급업체나 네트워크 운영자가 다양한 조치를 구현해야 합니다.

또한, 전체 전환 프로세스에서 경쟁력을 유지할 수 있도록 정치적 요건은 반드시 마련되어야 합니다. 기술 전환은 기존 시설에서 진행 중인 생산과 함께 진행되어야 하며, 이는 점진적으로만 구현될 수 있음을 의미합니다. 전환이 완료될 때까지의 기간 동안, 이상적인 생산환경이 유지되지 않을 것이며, 명백하게 경쟁 열위에 놓이게 될 것입니다.

gwSaar:

이 전환은 언제 완료될 예정이신가요?

크리스티안 베버:

2045년입니다, 이런 전망이 필요하죠. 전력과 수소가 요구되는 양으로 이보다 더 일찍 마련되기는 힘들 것입니다. 기술을 더 신속히 개발할 수는 있지만, 필요한 인프라 제반사항을 더 빠르게 구현하는 것은 어려울 가능성이 큽니다. 하지만, 로드맵에 따라 잘 실현한다면, 2030년부터 포트폴리오의 상당 부분을 이미 교체하게 될 것입니다.

gwSaar:

SHS(슈탈 홀딩 자르)는 자를란트의 수많은 수소 프로젝트에 참여하고 있습니다. 여기서 잘란트가 사업입지로서 어떤 강점을 갖고 있다고 생각하십니까?

크리스티안 베버:

이 지역에는 수소 가치사슬에 필요한 모든 플레이어가 입지하고 있습니다. 이는 매우 이른 시기에 가치사슬을 전반에 걸쳐 구축할 수 있는 기회를 제공합니다. 초반에는 개별적 솔루션을 고려해볼 수 있습니다. 이는 유럽 수소 네트워크에 연결된 공급이 확보되기 전에 즉시 실행될 수 있습니다. 코크스로 가스를 용광로에 주입하는 설비가 이미 설치되어 있으므로, 이론적으로 당장 수소 사용이 가능한 상황입니다. 이것이 수소수요가 이미 존재함을 증명하죠. 그러므로, 수소생산 프로젝트의 투자자들은 해당시장이 있음을 인식하며, 대규모 수소싱크가 있는 곳을 목표로 가고 있습니다. 우리가 탈탄소화에 박차를 가하여 언젠가 여기 설비에서 직접환원 프로세스를 고려하게 되면, 이는 추가적으로 중요한 계수인자가 될 것입니다. 수소 용량이 확장되면 자체적으로 필요양이 높지 않고 공급네트워크에 별 영향이 없는 기업들과 같은 소규모 이용자들도 혜택을 받게 되는 것이죠.

따라서 연방 정부도 이 분야의 수소 경제를 신속하게 구축하기 위해, 저희가 참여하고 있는 대규모 공동연구 프로젝트를 지원하고 있습니다. 여기에 프랑스 파트너들도 참여하는데, 이는 우리가 항상 국경제한 없이 생각하는 또다른 강점이기도 합니다.

잘란트의 진정한 장점 중 하나는 바로 다양한 분야에 관심을 갖고 활동하는 정치계 결정자와 가깝다는 것입니다. 여기 잘란트에서는 모든 것이 조금씩 작다는 점이 확실히 저희의 강점이라 할 수 있습니다.

gwSaar:

기후 중립성과 에너지 혁명도 딜링어(Dillinger)와 자르슈탈(Saarstahl)의 판매시장에서 핵심적인 역할을 하고 있지 않습니까?

크리스티안 베버:

정확합니다. 딜링어의 주요 판매시장은 현재 한가지 예를 들면 해상 풍력시장에 쓰이는 기초 구조물용 강판을 공급합니다. 수면 아래의 모든 구조물, 보이지 않는 모든 요소 (모노파일로 알려짐)는 저희의 강철로 제작됩니다. 저희는 이미 유럽에 약 80개의 해상풍력 발전단지에 공급했습니다. 저희는 더 많은 해상 풍력 단지가 건설됨에 따라, 저희 강철의 수요도 크게 증가할 것으로 예상합니다. 자르슈탈의 혁신적인 제품은 모빌리티, 에너지 효율성 및 안전성과 같은 글로벌 문제에 대한 솔루션 제공에 기여할 것입니다.

고정식 및 이동식 연료 전지용 부품

보쉬는 독일 자를란트(Germany’s Saarland)로 공장을 재정렬하고 있습니다. 이전에는 주로 현대식 디젤 시스템, 인젝터 및 차량용 커먼 레일을 만들었지만, 앞으로는 연료 전지용 부품을 제조할 예정입니다. 이러한 변화의 목표와 과제에 대해 홈부르크(Homburg)의 로버트 보쉬(Robert Bosch GmbH) 플랜트의 비즈니스 매니저인 올리버 프라이(Oliver Frei) 씨와 이야기를 나누었습니다.

gwSaar:

보쉬는 셀, 스택 및 기타 부품 분야에서 자신만의 가치창조와 함께 고정식 연료전지에 대한 시스템 제공업체로 자리매김하고 있습니다. 이것이 에너지 혁명에 기여 하는 것으로 볼 수 있습니까?

Oliver Frei, 비즈니스 매니저, 홈부르크의 로버트 보쉬 플랜트

올리버 프라이:

우리는 실제로 이것으로 에너지 혁명에 기여하고 있습니다. 보쉬는 도시, 공장, 무역, 상업, 데이터센터 및 선박분야에서, 네트워크화된 발전소의 형태로 고정형 연료 전지 시스템을 사용할 계획입니다. 분산형 에너지 생산시장은 2030년까지 20 0억 유로에 이를 것으로 추정됩니다. 홈부르크를 포함한 다양한 보쉬 사업장에서 파일럿 시설이 운영되고 있습니다. 보쉬는 고정식 연료 전지 시스템 개발에 4 억 유로 이상을 투자하여 2024 에는 대량 생산을 시작할 계획입니다. 셀과 스택은 밤베르크(Bamberg)에서, 일명 ‘핫박스(hotbox)’는 홈부르크(Homburg)에서, 그리고 완제품 시스템은 베르나우(Wernau)에서 제조될 것입니다.

gwSaar:

그렇다면, 미래에 홈부르크에서의 생산라인은 이 하나의 신제품에만 국한되지 않고 확대되나요?

올리버 프라이:

홈부르크 사업지는 보쉬의 파워트레인 솔루션 사업부에 속하므로, 구동기술이 현재도 그렇고 미래에도 핵심사업이 될 것입니다. 우리는 미래에 자동차의 전기모터의 에너지원이 될 수 있는 이동식 연료전지용 부품을 제조하고 있습니다. 예를 들어, 전기 공기 압축기와 수소 조절 밸브는 연료 전지에 산소와 수소를 공급하는 데 필요합니다. 올해 첫 대량 생산이 시작될 것입니다. 저희는수소 탱크 밸브 개발도 이미 진행하고 있습니다.

gwSaar:

이것이 자동차 산업의 미래라고 생각하십니까?

올리버 프라이:

저희는 두 가지 방향으로 진행 중에 있습니다 . 첫째는, 배터리와 연료 전지 전기화를 통해 모빌리티 전기화를 실현하는 것, 그리고 둘째는, 연소 엔진을 개선하고 재생 가능한 연료를 사용하는 것입니다. 수소가 사용되는 곳이라면 어디든 가능한한 재생에너지를 이용해 생산해야 합니다.

이동식 연료전지의 경우, 대형 수송차 시장에 처음 등장할 것으로 생각합니다. 이러한 유형의 드라이브는 녹색 수소를 사용하여 사실상 탄소 중립적이고 무공해 상태로 작동될 수 있습니다. 또한 이것은 기존의 드라이브 트레인과 비교했을때, 장거리 수송, 짧은 주유 시간 및 유효탑제량의 제한 없음과 같은 유사한 조건 하에 있습니다.

gwSaar:

이러한 포괄적인 방향 전환은 생산분야와 직원들 측면에서 어떤 점들이 극복되어야 할까요?

올리버 프라이:

첫째, 저희의 새로운 사업은 이전의 핵심 사업인 디젤 기술사업을 통해 자금조달이 되어야 합니다. 따라서 이곳 사업입지가 경쟁력을 갖추도록 하는 것이 저희의 가장 중요한 과제 중 하나입니다. 이것은 이미 파일럿 단계에서도 마찬가지며, 이로써 향후 경쟁력 있는 대량 생산 사업을 위한 토대가 마련됩니다.

둘째, 우리는 직원들이 함께하면서 변화의 중요성을 이해하고, 적극적으로 동참하는 여건을 만들어야 합니다. 이때 무엇보다 디지털화 분야의 든든한 노하우가 중요합니다. 이는 미래의 공장들이 경쟁력을 유지하기 위한 근본적인 전제 조건이기 때문입니다.

gwSaar:

독일의 잘란트(Germany’s Saarland)가 제공하는 혜택은 무엇이라고 생각하십니까?

올리버 프라이:

독일의 잘란트(Germany’s Saarland)에서는 다른 곳보다, 말 그대로, 경로가 짧습니다. 저희는 특히 홈부르크, 자르팔츠 지역 및 잘란트주 전체의 의사 결정권자들과의 용이한 소통이 훌륭한 장점이라고 말씀드릴 수 있습니다.

나아가, 협회, 위원회 및 네트워크를 통해, 독일의 잘란트(Germany’s Saarland)를 산업요충지로 더욱 발전시키겠다는 공동의 목표에 대해 토론하고 힘을 합칠 수 있는 적극적인 동료들과 만납니다.

새로운 협력 및 파트너십

위에서 언급한 사례와 주요 프로젝트 뿐만 아니라, 독일 잘란트(Germany’s Saarland)에서는 수소 경제에 대한 전문성이 꾸준히 성장하고 있습니다. 따라서, 독일 잘란트(Germany’s Saarland)의 입지적인 이점은 분명합니다. 개발자와 공급 업체는 변혁의 과정을 거치고 있는 에너지 집약적 산업 기업, 제품 포트폴리오를 확장하거나 조정하는 숙련된 전문가가 있는 지역 사업체 및 권위있는 연구환경을 접할 수 있고, 그리고 정치권의 무조건적인 지지를 받습니다.

>> 여기에서 잘란트지역 수소역량 맵을 보실 수 있습니다.