[뉴스핫라인] 이제 수소경제다. 차세대 연료전지인 고체산화물연료전지(SOFC) ⑰
[뉴스핫라인] 이제 수소경제다. 차세대 연료전지인 고체산화물연료전지(SOFC) ⑰
  • 이의정 기자
  • 승인 2019.07.19 09:06
  • 댓글 0
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고효율 및 다양한 활용성에 각광, 국내기업 상용화 성공
해외시장에 잠식당하지 않도록 국산기술화, 연구개발시급
(사진출처=미코 홈페이지)
(사진출처=미코 홈페이지)

그동안 국내외 연료전지 시장의 1세대는 PEMFC(고분자 전해질형 연료전지)와 PAFC(인산형 연료전지)였다. 그리고 다음 2세대는 MCFC(융융탄산염 연료전지)였다. 그런데 최근 1,2세대를 뛰어넘을 세대교체 바람이 불고 있다. 바로 연료전지의 3세대로 불리는 SOFC(고체산화물연료전지)가 연료전지 시장에 본격적으로 가세할 전망이다. 이미 국내기업들은 가정건물용 SOFC시스템을 개발해 상용화에 성공한 상태다.

이번 연재에서는 차세대 연료전지인 고체산화물연료전지, SOFC에 대해 살펴보고 향후 전망에 대해서 논의해보고자 한다.

고체산화물연료전지, SOFC란 무엇인가?

앞서 정부는 올 초 ‘수소경제 활성화 로드맵’을 발표하며 그 핵심 축의 하나를 ‘연료전지’로 정한 바 있다. 그리하여 발전용 연료전지를 2018년 308MW(41개소)에서 2022년에는 1.5GW로, 2040년에는 15GW로 확대한다는 목표를 세웠다.

가정건물용 연료전지는 2018년 7MW(3167개소)에서 2022년에는 50MW로, 2040년에는 2.1GW로 보급을 확대하고 수출기반을 마련할 계획이다.

또한 정부는 ‘제3차 에너지기본계획’을 통해 연료전지 기반의 분산발전 시설을 2040년까지 전체 전원 비중의 30% 수준으로 확대할 예정이다.

이에 산업부는 연료전지의 보급을 가속화할 방안으로 지난 5월 연료전지 전용 요금제를 신설했다. 요금제로 인해 기존 대비 요금이 6.5% 낮아짐으로써 업계의 수익성 개선을 노렸다. 또한 지난 4월에는 연료전지 규제 개선 및 보급확산을 위해 관련 기업들을 중심으로 ‘연료전지 발전협의회’를 발족하기도 했다.

산업부는 2019년 추경예산안에 건물용 연료전지 보조금 100억 원을 반영하는 등 연료전지 확산에 힘을 기울이는 모양새다.

이러한 가운데 차세대 연료전지인 SOFC가 등장한 것은 연료전지 시장에 고무적인 일인 것이다.

그렇다면 고체산화물연료전지, SOFC란 무엇인가?

SOFC는 600~1000℃의 고온에서 작동하는 연료전지로 전도성 세라믹을 전해질로 사용한다.

수소도시가스 바이오가스 등 다양한 연료의 사용이 가능해 차세대 연료전지로 주목받고 있다.

특히 다른 연료전지에 비해 발전 효율이 45~60%정도나 높아서 최근 해외에서 가정·건물용 발전용으로 이용하기 위한 연구가 활발하게 진행 중이다. 이미 미국과 일본,유럽을 중심으로 상용화하기 시작한 것으로 알려졌다.

이미 국내에도 미국 블룸에너지의 SOFC가 설치되었고 옥천군과 전남 강진산업단지에 SOFC 프로젝트가 세워지고 있다.

전문가들은 가정건물용 SOFC는 기존 가스보일러와 설치공간 및 방법이 비슷해서 설치 제약이 없는 것으로 평가했다. 이에 학교,대형마트, 공장, 상가 등에 활용될 수 있으며 병원, 소방서, 통신 서버등 비상 전력장치로도 활용이 가능하다고 전했다.

또한 SOFC는 귀금속 촉매가 필요하지 않아 다른 연료전지에 비해 발전효율이 높다. 이에 중대형 발전용 연료전지로 각광받을 수 있다는 장점도 있다.

하지만 전문가들은 SOFC의 느린 시동성과 열사이클에 대한 낮은 내구성을 단점으로 지적했다. 이러한 문제점은 전력망의 계통 연계를 통해 해결해 나가야 한다고 조언했다.

전문가들은 활용도가 다양한 SOFC가 연료전지 시장을 확대하고 관련 산업 생태계를 구축할 수 있는 중요한 연결고리 역할을 할 것이라고 전망했다.

SOFC 얼마나 발전했나?

현재 국내 SOFC 시장의 주도권은 STX중공업(대표 주원태)과 미코(대표 여문원)가 잡고 있다. 이 외에 경동나비엔(대표, 손연호), 에이치앤파워(대표 강인용), 피엔피에너지텍(대표 이용현) 등의 기업들이 상용화에 박차를 가하고 있다.

STX중공업은 1kW급 SOFC 시스템을 자체 개발하는데 성공했다. 지난 해 2월에는 한국가스안전공사의 인증을 받고 국내 최초로 한국가스안정공사의 가스기기 인증을 받은 바 있다. 이어 같은 해 10월에는 국내최초로 SOFC 시스템 설계제작 및 운전제어 기술에 대해 녹색기술인증까지 받았다. STX중공업은 명실공히 국내 SOFC 대표기업으로 고유기술을 기반으로 중대형 선박용 연료전지시스템으로까지 그 영역을 확대해 나갈 전망이다.

STX중공업의 귀를 바짝 뒤쫓고 있는 미코도 순수국내기술로 2kW급 SOFC시스템을 개발해 지난 해 9월 인증을 받았다. 공식적인 국내 최고의 발전효율이다. 미코는 2kW급 SOFC시스템의 상용화와 더불어 고출력 시스템 개발도 박차를 가하고 있으며 이를 통해 건물용 및 산업용 발전시장의 진출을 계획하고 있다고 밝혔다.

한편 두 회사는 지난해 하반기부터 산업부의 국책과제인 ‘kW급 건물용 SOFC 실용화 기술개발’을 함께 수행중이다. 이번 과제는 국산SOFC기술을 적용하는 국내 첫 SOFC시스템 실증과제라는 점에서 의미가 크다. 이 과제를 통하여 개발이 완료된 SOFC제품에 대한 실증을 수행하여 상업화와 시장수용성을 높이는 것을 목적으로 하고 있다.

향후 SOFC 연료시장에 정부 투자 확대해야

정부도 SOFC의 시장 진입을 위한 제도개선에 나섰다. 그동안 국내기업들이 SOFC 제품을 개발했음에도 관련 KS인증제도가 없어 상용화길이 막혀있었다.

산업부는 SOFC가 정부의 신재생에너지 보급사업에 참여하고 안정적인 시장 확보를 위해 KS 표준 발효를 추진하고 있다.

또한 산업부는 오는 8월에 1MW급 건물용 연료전지 생산공장을 준공하고 하반기 중으로 50MW급 발전용 연료전지 조립공장을 착공해 200MW까지 규모를 확대할 전망이다. 이것은 이것이 완성된다면 국내최초의 SOFC생산시설이 될 것이다.

정부는 SOFC의 효율 및 경제성 제고를 위한 전략적 R&D 및 실증 지원도 확대할 계획이다. 우선 2019년도 신재생에너지기술개발사업을 통해 올해부터 오는 2023년까지 국비 180억원을 투입해 150kW급 이상의 분산발전용으로 확장 가능한 고효율 모듈형 SOFC 시스템을 개발할 예정이다.

산업부의 관계자는 올해안으로 관계부처와 공동으로 ‘수소기술개발로드맵’을 수립해 SOFC등 연료전지의 기술 국산화를 적극 지원할 계획이라고 밝혔다. 그리하여 국내기업들이 다양한 유형의 연료전지 기술을 확보해 설치환경에 맞춰 보급을 확대해 나가도록 추진하겠다고 전했다.

전문가들은 SOFC가 세계시장에서 경쟁하기 위해서는 핵심기술 개발이 가장 필요하다고 전했다. SOFC는 다른 연료전지보다 기술집약도가 높아 높은 초기 투자비용과 기술개발이 필수적이다. 이에 국내기업들이 가정·건물용 SOFC시장이 외국 자본에 잠식 당하지 않기 위해 국내기업들의 적극적인 대응이 필요하다고 강조했다.

또한 정부가 다양한 연구 지원 사업을 확대하고 SOFC기술이 해외기업들과의 경쟁에서 지지 않도록 제도적·경제적으로 지원해야 한다고 말했다. 국가차원의 예산확대와 전문가 양성등의 투자가 지속적으로 마련돼야 한다고 전했다.

환경경찰뉴스 이의정 기자


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