[창간특집] 국내 연료전지 3사 가속도
[에너지경제 최석재 기자] 연료전지는 수소와 산소의 화학적 반응을 전기에너지로 변환하는 고효율 발전장치로 전기와 열을 동시에 이용이 가능하다.응용분야 별로 크게 세가지로 나뉜다. 건물용(가정용), 수송용, 발전용이 그것이다. 건물용은 통상 1~10kW의 용량을 가졌으며 수송용은 80~200kW 발전용은 250kW 이상이다.
로열더치쉘(Royal Dutch Shell)의 보고서에 따르면 2050년 세계 에너지 수요는 2000년도의 3배가 증가한다. 저탄소화를 위해 유럽과 미국이 20% 중국이 15%로 신재생 에너지의 비율을 확대해 나가겠다고 국제사회에 공언했다. 수소연료전지가 주목받고 있는 이유다.
국내에서도 각 분야에서 힘을 쏟고 있는 기업들이 있다.
|
▲(사진=에스퓨얼셀 제공) 에스퓨얼셀(S-FuelCell)은 건물용 수소연료전지시장을 선도하기 위해 1kW급과 5kW급의 연료전지를 개발했다. 사진은 에스퓨어셀이 2009년 출시한 5kW급 연료전지 모습. |
건물용 연료전지는 현재 LNG와 LPG 등 천연가스를 개질해 수소로 전환해 이용하는 방법이 가장 널리 보급돼 있다. 천연가스를 전기로 만드는 과정에서 생성되는 전기와 열을 모두 이용한다.
20kW급 이하의 연료전지 시장은 2013년 1675억원 규모에서 2020년 6027억으로 380% 성장할 것으로 기대된다.
에스퓨얼셀(S-FuelCell)은 S-ENERGY와 GS칼텍스의 연료전지팀이 만나 작년 3월 함께 설립한 연료전지 전문 기업이다. 10여년의 연구개발 경험을 통해 고분자전해질 연료전지를 중심으로 가정용·건물용 연료전지 상용화를 위한 개발에 힘을 쏟고 있다.
주로 건물용 연료전지인 ecogener NG-5K와 ecogener NG-1K를 개발 및 판매하고 있다. 용량이 각각 5kW와 1kW며 연료로는 천연가스를 이용한다. 5kW급 연료전지는 2009년 출시돼 GS건설이나 가스공사 및 제주도 등지 주로 중대형 건물에, 1kW급 연료전지는 2007년 출시돼 전국 소형건물이나 가정에 보급됐다.
전희권 에스퓨어셀 상무는 "정부가 공공기관에 의무적으로 신재생 에너지 설치 비율을 규제하는 등 규제로 인한 확실한 시장이 존재한다"며 "기존의 신재생 에너지는 태양광 등이 주로 차지했는데 연료전지가 얼마 만큼의 비율을 차지할 지가 관심거리"라고 말했다.
|
▲(사진=현대자동차 제공) 현대자동차는 세계적인 기술수준의 수소연료전지차량 ‘투싼 ix fuelcell’을 개발, 양산을 시작했다. |
수소연료전지를 이용해 동력기관을 움직이고자 하는 시도는 오래전부터 있었다. 1966년 제너럴모터스는 최초의 수소연료전지 차량을 개발했다. 이후 혼다 벤츠 등 많은 자동차 제조업체가 수소연료전지 차량개발에 뛰어들었고 국내에서는 현대차가 개발을 시작했다.
흔히 친환경 차량이라는 점에서 전기차와 비교가 많이 되고 있지만 전문가들은 전기차와 수소연료전지 차량이 보급되는 분야와 시기가 달라 서로 대체제가 아닌 보완재로 인식하는 것이 일반적이다.
환경부의 자료에 따르면 정부는 2020년도 까지 차세대 FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle) 500대를 보급할 계획이며 2020~2025년 동안 본격 판매를 시작해 누적 판매 1만대를 달성할 목표를 세우고 있다.
국내에서는 1998년 현대차가 처음으로 연료전지개발에 착수해 2006년부터 2013년까지 2단계에 걸친 실증사업 끝에 2013년 ‘투싼 ix fuelcell’ 양산을 시작했다. 이 차량의 제원을 살펴보면 연료전지는 100kW용량이며 1회 충전시 415km를 달릴 수 있다. 제로백은 12.5초이며 최대속도는 160km/h다.
현대차에서 개발한 연료전지 버스는 1회 충전 440km를 주행할 수 있고 최대속도 103km/h다. 연료전지버스 5대는 실증사업을 통해 총 30만km이상 주행을 마쳤다.
박종진 현대자동차 연료전지개발실 팀장은 "수소연료전지차량의 보급을 위해서는 인프라의 확충이 무엇보다 중요하다"고 밝혔다. 박 팀장은 또 "수소가 폭발 위험성이 있다는 국민의 의식이 있는데 충돌 및 화재시험 등 다양한 시험을 통해 안전기준을 만족했다"며 "홍보 및 교육을 통한 인식의 변화가 필요하다"고 덧붙였다.
|
▲(사진=포스코에너지 제공) 포스코 에너지는 발전용 연료전지를 글로벌비지니스로 키우겠다는 포부를 갖고 있다. 사진은 포스코에너지가 2013년 12월 완공한 58.8MW급 규모의 경기그린연료전지발전단지 |
발전용으로 수소연료전지가 사용된 역사는 길지 않다. 국내에서는 2010년 노원과 상암에 각각 2.4MW 규모의 연료전지발전소가 설치됐다. 노원의 발전소는 주변 주택단지에 전력을 공급하고 있으며 상암에 위치한 발전소는 하늘공원 내에 설치돼 있다.
2013년도에 화성시에 설치된 산단형 분산발전소는 신재생에너지 최초로 국가전력 안정화에 기여했다는 의의를 갖고 있다. 부지면적 5716평에 연료전지 용량 58.8MW의 규모다.
이 발전소에서 생산되는 전력으로 화성시 소요전력의 70%인 14만 가구에 전력을 공급하고 있다.
국내 사업자 중에서는 포스코에너지가 발전용 연료전지에 적극적으로 개발 의지를 보이고 있다. 올해 마지막 공장을 준공하면서 연간 100MW급 규모의 2세대 연료전지라 불리는 용융탄산염 연료전지(MCFC, Molten Carbonate Fuel Cell) 일괄생산체계를 구축하게 됐다. 이를 통해 국내에 150MW를 보급할 예정이며 내년에는 3세대 연료전지라 불리는 고체산화물 연료전지(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)를 상용화할 계획이다. 또 단계별 목표를 세워 연료전지 완성품의 모든 부품을 올해 7월까지 국산화할 계획이다.
이 밖에도 LG도 내년 서울마곡지구에 1MW급 SOFC를 실증하는 목표를 세웠다.
정기석 포스코 에너지 그룹장은 "발전용 연료전지를 기반으로 한 연료전지 마을발전소를 통해 신재생에너지의 보급도 확대하고 분산형 전원을 학대함으로써 에너지자립율도 향상될 것"이라고 말했다. 또 "현재 포스코는 포항에 연간 100MW규모의 연료전지를 생산할 수 있는 세계 최대 규모의 연료전지 제조공장을 건설 중"이라며 "포스코가 연료전지를 글로벌 비즈니스로 이끌겠다"고 포부를 밝혔다.
;){kind=link}