안녕하세요! 오늘은 미래 에너지의 핵심 키워드, ‘수전해(Water Electrolysis)’의 모든 것을 파헤쳐 봅니다. 단순히 물을 전기로 분해하는 것을 넘어, 최근 삼성물산과 테크로스 같은 기업들이 어떤 장비로 세상을 바꾸고 있는지 구체적인 사례와 함께 살펴보겠습니다.
수전해 장비의 용량은 곧 ‘에너지의 규모’입니다. 1GW라는 압도적인 수치까지 포함해 비교해 보았습니다.
구분
50kW (연구용)
1.25MW (산업용)
1GW (국가급)
하루 수소 생산량
약 24~48kg
약 545~600kg
약 480~500톤(t)
넥쏘 완충 대수
약 6대
약 100대
약 100,000대
가정집 전기 비교
약 150가구분
약 3,800가구분
약 3,000,000가구분
2. 수전해의 두 가지 핵심 방식: PEM vs 알칼라인
수전해 장비를 이해하려면 ‘어떤 방식으로 물을 쪼개느냐’를 알아야 합니다. 최근 기업들이 선택하는 방식도 이 두 가지로 나뉩니다.
PEM (고분자 전해질막):
특징: 크기가 작고, 전력 변화에 빠르게 반응합니다. (태양광·풍력처럼 출력이 들쭉날쭉한 에너지에 최적!)
사례: 최근 삼성물산이 카타르 등 대규모 프로젝트를 위해 협력하는 노르웨이 넬(Nel)사의 주력 방식 중 하나입니다.
알칼라인 (Alkaline):
특징: 기술적 성숙도가 높고 대용량 제작에 유리하며 가격이 저렴합니다.
사례: 국내 수처리 1위 기업인 테크로스(Techcross)가 대규모 상업화를 목표로 집중 개발하고 있는 방식입니다.
3. 실사례로 보는 수전해 비즈니스
① 삼성물산 & 넬(Nel): 글로벌 그린수소 허브 구축
최근 삼성물산 건설부문은 세계적인 수전해 기업 노르웨이 넬(Nel)과 손을 잡았습니다. 삼성물산은 단순히 장비를 사는 게 아니라, 해외 대규모 그린수소 생산 플랜트(MW~GW급)에 넬의 수전해조를 설치하여 운영하는 ‘에너지 디벨로퍼’ 역할을 하고 있습니다.
왜 넬(Nel)인가? 넬은 100년 가까운 역사를 가진 기업으로, 1.25MW~20MW급 이상의 대형 스택(Stack) 기술력이 검증되었기 때문입니다.
삼성물산(정확히는 삼성E&A 포함 그룹 차원의 협력)은 노르웨이의 수전해 명가 넬(Nel)과의 관계를 단순한 협력을 넘어 지분 관계로 강화했습니다.
전략적 지분 인수: 2025년 3월, 삼성은 넬(Nel)의 지분 9.1%를 약 476억 원에 인수하며 최대 주주 반열에 올랐습니다. 이는 단순히 장비를 사 오는 관계를 넘어, 기술 개발부터 플랜트 설계(EPC)까지 함께하는 ‘원팀’이 되었음을 의미합니다.
카타르 그린수소 프로젝트: 삼성물산은 카타르에서 대규모 태양광 발전소와 연계된 그린수소 프로젝트를 주도하고 있습니다.
규모: 카타르 에너지(QatarEnergy)가 추진하는 이 프로젝트는 수조 원 규모의 대형 사업으로, 넬의 수전해 장비가 핵심 공급망으로 검토되고 있습니다.
시너지: 삼성의 플랜트 건설 능력과 넬의 100년 수전해 노하우(PEM 및 알칼라인 모두 보유)가 결합되어, 중동의 뜨거운 태양광으로 만든 전기를 수소로 바꾸는 거대한 ‘에너지 허브’를 구축 중입니다.
② 테크로스(Techcross): 한국형 수전해의 자존심 / 수처리 1위에서 수전해 1위로
국내 기업 테크로스는 선박 평형수 처리 장치(BWMS) 세계 1위의 기술력을 수전해에 녹여내고 있습니다.
강점: 물을 다루는 전해조 기술은 테크로스의 전공 분야입니다. 현재 1.25MW급 이상의 알칼라인 수전해 장비를 개발/실증 중이며, 재생에너지와 연계하여 한국 지형에 맞는 대용량 수소 생산 시스템을 구축하고 있습니다.
장비 스펙 및 특징:
방식: 2세대 알칼라인(AEC) 방식. 기존 방식보다 재생에너지의 변동성(풍력/태양광)에 훨씬 유연하게 대응합니다.
모듈화 스택: 50kW급 스택을 기본으로 하여 레고 블록처럼 쌓는 방식을 채택했습니다. 현재 300kW급 시스템을 상용화했으며, 향후 2.5MW급 대형 시스템까지 로드맵을 확보한 상태입니다.
생산 효율: 50kW 장비 기준 시간당 약 1kg의 수소를 생산하며, 폭발 위험을 낮춘 안전 설계가 특징입니다.
실제 납품 및 실증 실적:
전북 부안/충남 보령 실증: 2.5MW 규모의 수전해 기반 수소 생산기지 구축 사업에 참여하며 실무 데이터를 축적했습니다.
김천 태양광 연계: 2024년 김천에서 태양광 발전을 활용한 그린수소 생산 기술 실증을 성공적으로 진행하며, 국산 장비의 안정성을 입증했습니다.
4. 왜 효율이 낮아도 ‘수소’인가? (저장과 이동의 마법)
배터리에 저장하면 90% 효율인데, 왜 70% 효율의 수소로 바꿀까요?
💡 직관적 비유: “배터리는 신선도가 중요한 ‘우유’, 수소는 장기 보관하는 ‘분유'”
배터리: 효율은 좋지만 시간이 지나면 방전되고, 대량 저장 시 무게가 너무 무겁습니다.
수소: 전기를 가스로 변환해 탱크에 가두면 수개월 동안 손실 없이 보관할 수 있고, 배에 실어 국가 간 이동도 가능합니다. 전기를 ‘물질’로 만들어 보관하는 가장 현실적인 대안입니다.
5. 1GW급 수전해: 미래의 ‘에너지 댐’
1GW 수전해 단지는 광역시 하나(약 300만 가구)가 쓰는 전력을 한 번에 삼킵니다. 하지만 그 대가로 하루 500톤의 수소를 쏟아냅니다. 이는 탄소 배출이 많은 제철소나 화학 공장의 연료를 통째로 ‘그린’으로 바꿀 수 있는 게임 체인저입니다.
6. 결론: 우리 집 거실까지 올 수 있을까?
현재 50kW 장비도 일반 가정에서 쓰기엔 너무 크고 강력합니다. 하지만 삼성물산이 짓는 거대 플랜트와 테크로스가 만드는 국산 장비들이 늘어나면 수소 가격은 내려갈 것입니다. 머지않아 아파트 단지 지하의 ‘수소 연료전지’가 태양광으로 만든 수소를 받아 밤새 전기를 공급하는 모습을 보게 될 것입니다.
