박달영 한국가스공사 연구개발원 선임연구원
日, 4월부터 새 연료전지 ‘에너팜’ 판매
세계 15개국·260개 기업 참가
세계 최대 규모의 전시회인 FC EXPO에는 세계 15개국서 260개 업체가 참가했으며 태양전지, 2차 전지 및 스마트 그리드 전시회, Process technology EXPO, International smart grid exop, wind expo와 병행, 사흘간 7만6000여명의 관람객이 방문했다.
필자는 FC EXPO에 3차례 발표를 포함해 6번째 참관했다. 일본내 가정용 연료전지가 상업화에 성공하면서 전시수는 줄어들고 있지만 상용화에 따른 각종 구성 부품의 전시가 늘어나고 있었다. 이번 전시회에서는 연료전지 부품에 중심을 두고 참관했으며 연료전지 주요 부품회사와 별도로 장시간의 협의를 할 수 있었다.
해외에서는 미국, 캐나다, 독일, 프랑스, 대만, 핀란드 그리고 한국에서 각국의 최첨단의 수소·연료전지 기술이 소개됐다. 동시에 개최된 국제태양전지전, 태양광발전시스템시공전, 국제2차전지전, 양산·시공기술전, 국제 스마트 그리드 EXPO, 에코하우스&에코빌딩 EXPO, 국제풍력발전전과 병행해 스마트 위크 2013이란 종합전시회 형태로 진행됐다.
올해에는 새롭게 국제 풍력발전전이 첨가돼 재생가능에너지를 소개하는 종합이벤트로 정착되고 있었다.
FC EXPO 2013은 연료전지 시스템, 스택부품재료, 주변기기, 평가·측정장치, 수소제조관련장치 등이 전시됐다. 이외에도 수소공급·이용기술연구조합, 후쿠오카 수소에너지 전략회의가 파빌리온을 구성해 수소스테이션의 최근 상황과 후쿠오카에 집적된 수소이용기술의 최첨단을 접할 수 있었다. 또 연료전지에 관한 세계 정책과 기술개발의 현상 및 이후의 전망을 파악할 수 있는 세미나, 대학과 연구기관이 성과를 발표하는 FC 아카데미포럼 등을 통해 세계의 정책흐름 뿐만 아니라 연구개발현황도 파악할 수 있는 좋은 기회를 가질 수 있었다.
기조강연에서는 일본의 자원에너지청 연료전지 추진실장의 ‘수소·연료전지의 본격보급을 향한 일본의 현황과 향후 전략’, 미국 DOE의 ‘DOE에 있어서 수소·연료전지의 개요’, 독일의 수소·연료전지연구개발추진기구의 ‘수소·연료전지를 이용한 지속가능한 에너지 시스템의 실현’의 3가지 주제가 발표됐다.
필자의 관심 분야는 한국가스공사가 현재 개발하고 있는 건물용 연료전지 분야였다.
특히 동경가스와 파나소닉사가 2013년 4월부터 판매하는 새로운 연료전지 에너팜이었다. 신제품은 부품수를 감소시킴으로써 가격을 현행품보다 약 76만엔을 저감시킨 199만5000엔이었다.
또 컴팩트화에 의해 설치 면적을 900mm에서 750mm로 저감시켰고, back-up열원기를 저장 유닛으로부터 분리함으로써 설치의 유연성을 보완했다. 에너팜은 2009년 5월에 세계 최초로 일반에 판매가 개시돼 2012년 12월말까지 파나소닉사가 누적 2만1000대를 출하했으며 그 가운데 동경가스가 누적 1만5000대를 판매했다.
연료전지차 수소스테이션 약 100개소 건설
국내 연료전지 기술력 日 비해 80~85%
이러한 신제품은 시스템의 간소화에 의해 부품수를 약 20% 저감했고, 백금 촉매의 사용양을 약 50% 저감, 개질기(수소제조부분)의 루테니움 촉매도 약 50% 저감했으며, 개질기 재료의 개선, 온수저장탱쿠의 소형화(200ℓ~147ℓ)로 200만엔 이하의 가격 달성에 성공했다.
일본연료전지 제작사의 한 관계자는 “코스트 다운과 양산규모 확대에 의한 상용화의 이행성공을 통해 연료전지 실용화의 죽음의 계곡을 돌파했다”고 자부심을 보이기도 했다.
에너팜은 전해질막의 내구성 향상등에 의해 연료전지의 핵심인 스택의 수명을 5만시간에서 6만시간으로 향상했다. 또 발전출력의 하한을 250W에서 200W까지 낮춰 전력수요가 적어 소비자의 만족도를 향상시킬 수 있었다. 지금까지 에너팜은 소비자들의 열수요 만족에 초점을 두고 기기의 변화를 추구해 왔기 때문에 단일기종으로 여러 주택으로 시장을 확대해 왔다. 그러나 이제부터는 기존 주택의 급탕기를 이용할 수 있는 시스템으로 개선한 제품을 출시하고 있다.
일본은 2012년 12월 현재 에너팜 3만 4000기를 운영중에 있으며, 2030년 530만기 설치를 목표로 하고 있다. 현재는 고분자연료전지가 주요모델이며, 차세대에는 SOFC 위주의 개발 및 보급을 추진하고 있다.
연료전지 자동차의 경우 주행거리, 충전시간, 비상전력공급 용량 등에서 전기자동차에 비해 연료전지 자동차가 강점을 갖고 있다. 세계적으로 2015년에 시장진출이 예정돼 있으며, 이를 위해 일본에서는 약 100개소의 수소스테이션 건설을 계획하고 있다. 현재 국내의 연료전지 시스템 기술력은 일본에 비해 80~85% 정도로 판단된다. 그러나 BOP(Bottom of Plant)의 경우 국내기술력이 매우 뒤떨어져 국내의 연료전지 시스템 제작시 일본 BOP의 수입에 의존하는 상황이다. 이에 따라 가스공사 연구개발원도 연료처리장치 모듈을 제작하기 위해 최근 일본 BOP기관과 회의를 가졌다. 이 결과 펌프 및 열교환기 등 가스공사의 연료처리장치에 적용이 가능하다고 판단하고 있다.
일본의 경우 후쿠시마 원전사고로 인해 기본적인 원전저감 시나리오 계획아래 에너지·환경 정책전략이 전환되고 있다고 판단된다. 일본인도 후쿠시마 원전사고 전과 후의 에너지에 대한 요구가 변화해 탈원전, 대규모 계획정전 및 에너지비용상승에 대한 불안 저감, 재해에 강한 설비 건설 등 지역내에서의 분산형 에너지 활용에 관한 요구가 증가하고 있다.
우리나라의 경우 2010년 200대 이상, 2011년 300대 이상의 가정용 연료전지보급이 진행되고 있다. 그러나 일본의 경우 2010년 4985대, 2011년 1만7995대의 가정용 연료전지가 판매됐고, 2012년 1만2300대가 판매예정으로 가정용 연료전지 시스템 같은 분산형 에너지의 시장이 확대되고 있다.
연료전지 자동차 정책과 관련 주행거리가 짧은 차량은 전기자동차로 주행거리가 긴 차량은 연료전지 자동차로 추진되고 있으며, 수소 공급 인프라를 관동, 관서, 중부, 큐슈북부의 4대 도시권에 2015년까지 선행적으로 공급 및 설치하기 위해 계획을 추진중이다.
