지난 1월 정부가 발표한 수소경제 활성화 로드맵의 양대 축으로 ‘수소전기차’와 함께 ‘연료전지’가 대두되면서 연료전지산업이 새로운 전환기를 맞이하고 있다. 정부는 2022년까지 연료전지 핵심부품을 100% 국산화하고 2040년 대용량 석탄발전기 약 18개에 해당하는 8GW의 발전용 연료전지를 보급하기로 했다. 이에 연료전지 발전소 건설이 활발하게 추진되고 있다.
이번 연재에선 연료전지가 무엇이며 어떤 종류가 있는지 알아보고 국내 연료전지시장과 향후 건설을 앞둔 연료전지발전소에 대해 논의해 보고자 한다.
연료전지의 장점과 종류
연료전지는 수소를 연료로 공급해 대기 중의 산소와 반응시켜 에너지를 생산하는 발전설비이다. 별도의 연소과정이 없어 발전효율이 높고 이산화탄소 등 온실가스 배출이 없어 친환경적이다. 도심지에 소규모로 설치가 가능한 ‘분산형 전원’이라는 점도 장점으로 꼽을 수 있다.
또한 전기를 생산함과 동시에 열도 생산하기 때문에 난방과 전기를 동시에 생산할 수 있다.
소형화 연료전지는 주로 자동차나 이동용 전원 또는 대형건물의 분산형 전원으로 이용되고 있다. 그리고 대형화 연료전지는 건물의 분산형 전지나 발전용 전지로 사용할 수 있다.
산업통상자원부(성윤모, 이하 산업부)는 3월 5일 발전용 연료전지의 발전 방향과 육성 전략 마련을 위해 ‘발전용 연료전지 업계 간담회’를 개최했다. 이날 간담회에서는 포스코에너지, 두산퓨얼셀, SK건설 등 연료전지업계와 한국수력원자력, 남동발전, 한국지역난방공사 등 발전공기업, 노을그린에너지, 인천연료전지 등 SPC 대표등이 참석했다.
이날 주영준 산업부 에너지자원실장은 “연료전지는 수소차와 함께 수소경제 선도국가로 도약하기 위한 핵심축인 만큼 향후 정부지원을 신설·강화하고 기술개발 사업을 확대하겠다”며 “중소·중견기업과 연구기관, 대학 등이 협업해 기술 완성도를 높이고, 연료전지 분야의 고급인력을 지속적으로 양성해 수소경제 이행 기반과 산업생태계 구축에 최선을 다하겠다”고 밝혔다.
정부는 ‘수소경제 활성화 로드맵’에서 연료전지 세계시장 점유율 1위 달성을 목표로 삼고 있다. 보급목표는 발전용은 2022년 1.5GW, 2040년 15GW, 가정건물용은 2022년 50MW, 2040년 2.1GW로 설정했다.
먼저 발전용 연료전지 설치를 확대에 경제성 확보 및 수출 산업화를 이룬다는 목표다.
2022년 누적 1GW보급시 규모의경제를 통해 단가 절감이 가능할 것이라는 분석이다. 2040년에는 2018년 대비 설치비 35%, 발전단가 50% 수준을 달성할 것으로 예상된다.
국내 연료전지 시장
정부의 연료전지 로드맵에 따라 연료시장 업체간의 경쟁도 치열할 전망이다.
국내 발전용 연료전지 시장의 쌍두마차는 현재 포스코에너지(대표 박기홍)와 두산(대표 박정원,동현수, 김민철)을 꼽을 수 있다. 보급량으로는 단연 포스코에너지가 선두지만 두산이 빠르게 추격할 조짐이다.
최근 현대자동차(대표 정몽구, 이원희, 하언태, 정의선)가 연료전지 판매사업에 진출하기로 발표하여 업계는 잔뜩 긴장하고 있다. 현대차는 수소전기차 연료전지시스템을 기반으로 발전용 연료전지시스템을 개발해 현재 울산 수소연료전지 실증화 센터에서 500kW발전용 연료전시시스템 실증사업을 진행 중에 있다. 올해 하반기에는 컨테이너 타입의 1MW급 시스템도 개발할 계획이다.
이와 더불어 최초로 대형 건물용 연료전지와 비상전원용 시스템에도 관심을 가지고 시범사업을 검토하고 있는 것으로 알려졌다.
해외 기업들이 국내기업과 제휴를 맺고 진출하고 있다. 특히 고체산 화물연료전지 기업들이 국내발전용 시장에 진입하고 있다.
대표적인 기업이 세계 고체산화물연료전지의 선도기업인 미국의 블룸에너지다. 블룸에너지는 SK건설과 손잡고 지난 2017년 12월 분당 복합화력발전소 내에 국내최초로 8.3MW 규모의 고체산화물연료전지 발전설비를 수주하고 구축했다.
산업부는 “올해 안으로 관계부처와 공동으로 ‘수소기술개발 로드맵’을 수립해 연료전지의 기술 국산화를 적극 지원할 계획”이라며 “국내 기업들이 다양한 유형의 연료전지 기술을 확보해 설치 환경에 맞춰 보급을 확대해 나갈 수 있도록 하겠다”고 밝혔다.
가정·건물용 연료전지 시장은 에스퓨얼셀(대표 전희권)과 두산이 두 축을 이루고 있다. 에스퓨얼셀은 일본 후지전기와 MOU를 체결하고 국내발전용 연료전지 시장에 공동으로 진출한 상황이다. 에스퓨얼셀은 도심 지역 중소규모 발전사업에 영업을 적극 추진하고 있다.
지난해 연료전지업계 최초로 코스닥에 상장한 에스퓨얼셀은 상장을 통해 확보한 자금으로 생산설비를 증설하고 연간 최대 30MW규모의 건물용과 발전용 연료전지시스템을 생산할 수 있는 제조공장을 건설할 계획이다.
연료전지발전소의 방향
연료전지 업계는 아직 초기인 연료전지 시장이 성장할 수 있도록 정부의 적극적 지원이 필요한 상황이다. 연료전지 개발에는 높은 성능의 기술 이외에도 실증사업 검증이 수반돼야 하기 때문에 막대한 개발비용 및 시간이 소요되기 때문이다.
업계는 세계적 기술수준과 시장점유율을 확보해 나가기 위해서는 정부의 적극적 R&B 투자와 인력양성, 전용요금신설 등 정책적 지원이 필요하다고 언급했다.
한편 연료전지에 대한 관심이 집중되면서 국내 곳곳에 연료전지발전시설 유치가 한창이다.
수소연료전지발전소는 화력발전에 비해 미세먼지와 황산화물, 질소산화물 등의 배출이 없어 환경오염물질 발생이 적다. 이산화탄소 배출량도 1/8 수준으로 고효율 친환경발전시설로 평가받고 있으며 수소는 온실가스 배출을 저감시킬 뿐만 아니라 경제적측면에서도 다른 친환경에너지대비 강력한 잠재력을 지닌 에너지원이라는 평가를 받고 있다.
수소도시 건설을 천명한 충주시(시장 조길형)가 수소연료전지발전시설 유치를 위한 본격적인 행보에 나섰다. 시는 수소연료전지발전시설 유치를 위해 필요한 행정절차를 진행하고 있다고 밝혔다.
이와 더불어 정읍시(시장 유진섭)도 지난달 30일 수소에너지 복합사업을 위한 신재생에너지 투자협약(MOU)을 체결했다. 이번 사업으로 약 7,000억원을 투입하여 지역 내 100MW 수소연료전지발전소와 수소충전소를 건립할 계획이다.
하지만 연료전지발전소에 대한 국민 인식이 제고되어야 한다. 현재 인천시(시장 박남춘)에서는 연료전지발전소 건설 반대민원으로 차질을 빗고 있다. 연료전지에 대한 인식부족으로 연료전지 발전소가 위험하다는 인식이 확대되었기 때문이다. 앞으로 연료전지발전소 건설이 늘어나면 지역주민들의 님비현상도 증가할 가능성도 제기되고 있다.
최근 3일 전라남도 장흥군(군수 정종순)이 1조 2000억 원 규모의 국내 최대 수소연료전지발전소 시설 유치에 성공한 가운데 주민들이 우려하는 수소연료전지의 안정성 의문에 대해 적극 해명에 나선 상태다. 장흥군은 200MW급 발전소를 오는 2021년 착공해 2023년 준공할 계획이다. 장흥군은 지속적으로 주민설명회를 개최해 수소연료전지 발전이 지역 환경에 미치는 영향, 지역경제활성화 효과 등을 주민들에게 알릴 방침이다.
정종순 장흥군수는 “수소연료전지 발전시설은 일자리 창출과 지역경제 활성화에 최고 효자사업이 될 것”이라며 “수소연료전지 발전시설이 지역환경에 미치는 영향과 안전성에 대해 면밀히 모니터링하겠다”고 전했다.
환경경찰뉴스 이의정 기자