수소연료전지, 새로운 에너지 패러다임 발전기술

[에너지신문] 수소연료전지야말로 새로운 에너지 패러다임 발전기술이라는 주장이 제기됐다.

최성호 미코 이사는 최근 ‘연료전지(Fuel Cell)의 기술과 업체 동향-고체산화물연료전지(SOFC) 중심으로’ 발표를 통해 고효율 청정 분산발전을 위한 최선의 선택은 수소연료전지라는 주장을 펼쳤다.

최 이사에 따르면 기상이변, 미세먼지 이슈, 전기수요와 공급 지역 불일치, 발전시설 기피 갈등 등으로 인해 에너지 믹스와 청정발전을 이용한 저탄소 분산발전을 확대해야 하는 시대가 온 것으로 보인다.

연료전지는 기존의 전기 저장장치인 배터리와는 다르게 광의의 발전장치로, 친환경 에너지를 사용하는 새로운 형태의 발전이며 연료공급을 통한 지속발전과 용량가변이 가능하다.

다시 말해 보다 청정하고 고효율로 전기를 생산하는, 새로운 에너지 패러다임을 주도하는 발전 기술이라고 볼 수 있다.

연료전지 발전은 상시 발전이 가능해 기후 및 환경에 영향을 받지 않는다. 또한 설치공간이 최소화돼 도심 설치가 용이해 환경파괴가 없다. 아울러 전원의 수요처에서 발전이 가능해 분산발전의 가능성을 갖고 있으며 20%에서 최대 60%까지 고효율 발전이 가능하다. 이에 더해 오염물질의 최소화가 가능한 친환경 발전이란 점도 장점이다.

이 중에서도 특히 고체산화물연료전지(SOFC)는 높은 전기 변환효율을 실현했으며, 고온 배기를 통한 하이브리드화가 용이해 응용분야를 확대할 수 있다. 또한 모듈화를 통한 출력 용량의 가변성이 우수하고, 연료처리 단순화로 원가 경쟁력이 있다는 장점을 가졌다. 아울러 연료의 순도에 대한 내성의 우월성을 갖췄고, 세라믹을 이용해 경제적이다.

SOFC는 먼지 및 유발인자 제거 효과를 가져 2kW 시스템이 시간당 8인에서 20인의 호흡량을 처리할 수 있다.

현재 미국은 DOE의 지원 하에 SECA(Solid Energy Conversion Alliance) 구성을 통해 체계적인 산학연 연계 SOFC 개발을 진행하고 있다. 특히 석탄기반 연료 이용을 통한 SOFC의 대규모 IGFC 청정개발원으로 고효율과 고출력을 추구하는 것이 특징이다.

FCE, Bloom Energy 등 기업주도로 고효율 대형 시스템을 개발하고 있기도 하다.

일본은 NEDO의 지원 하에 환경이슈 해결 및 신산업 육성을 목표로 진행하고 있다. SOFC의 경우 2007년부터 2010년까지 가정용 시스템 233기를 실증을 통해 상용화 진출한다.

Miura, Kyocera, Hitz 등 다수의 기업이 수 kW급 건물용 SOFC 시스템 개발에 착수해 2017년 상용화를 개시했다.

유럽은 2012년 Fuel Sell micro-CHP 상용화를 위해 enefield 프로젝트를 진행했고, PACE 프로젝트를 연속수행해 시장 진출을 계획 중이다. 건물용의 수 kW급 상용시스템에 대한 다양한 제품군을 형성하고 있다.

최 이사에 따르면 국내 SOFC 산업화 포럼은 지난 2015년 발족해 현재 18개 정회원사로 구성된 것으로 나타났다. SOFC 산업화 포럼은 관련 대내외 활동의 공동기획과 수행을 주관하고, SOFC 기술의 산업화 도모와 일원화된 대화채널 역할을 수행하고 있다.

최 이사는 “SOFC는 고효율 청정 분산발전을 위한 최선의 선택”이라며 “신재생에너지 정책에 부합하고, 청정분산발전 지자체의 사업모델로서 유효하다. 또한 지역기반 첨단 에너지산업에 이용되며 기업유치를 통한 일자리 창출이 가능하다”고 설명했다.