‘수소 전기’ 공급 성큼…입찰 시장에 기업들 줄줄이 출사표

자료출처 파이낸셜투데이

일 자 2023.7.15

올해 수소 발전 입찰 물량 총 1300GWh 수소 혼소, 연료 전지, 엔진 발전기 사업 소식 쏟아져

충남 서산 한화임팩트 공장 내 수소 혼소 발전 실증 설비 모습. 사진=한화

국내 수소 전기의 민간 공급 기반이 마련되며, 정권 교체 이래 소강 국면이던 관련 산업 생태계도 다시 시동을 걸고 있다.

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15일 에너지 업계에 따르면 산업부 주도 아래 국내에 글로벌 최초 ‘수소 발전 입찰 시장'’이 개설된 참이다. 실제 정부는 올 6월 초 수소 발전 입찰 공고로 시장을 연다고 밝힌 바 있다. 입찰을 통해 수소 발전 기술 간 경쟁과 단가 인하를 유도하겠다는 것이다.

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수소 발전 입찰 시장은 수소 또는 수소 화합물을 연료로 생산하는 전력을 공급, 구매하는 제도로 수소 발전량 공급 및 구입 등에 관한 수소법 제25조 6에 근거한다. ▲석탄·암모니아 혼소 ▲수소 터빈▲수소 엔진 ▲연료 전지 등 분야 수소 발전 사업자가 수소 전기 구매를 위한 경쟁 입찰을 통해 전기를 공급하고, 한국정력공사를 비롯한 전력 사업자들과 RE100(기업이 사용 전기 100%를 재생 에너지로 충당하는 내용의 국제 캠페인) 가입 기업 등 자발적 구매자들은 산업부 고시와 전력 수급 기본 계획 등을 감안해 수소 전력을 일정 규모 구입하는 것이 골자다. 관리 기관은 전력거래소로 첫 해인 올해는 반기마다 650기가와트시(GWh), 총 1300GWh 규모로 열고 향후 일반 수소와 청정 수소로 구분해 운영할 계획이다.

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그간 수소 발전의 대표격인 연료 전지는 신재생 에너지 공급 의무화 제도(RPS)를 통해 사업이 추진돼 왔으나, 태양광이나 풍력과 달리 연료 비용이 드는 게 진입 장벽 가운데 하나로 지적되고 있다. 또 다양한 수소 발전 기술들이 진입 중인 등 상황도 고려해 수소 발전 입찰 시장을 구축하게 됐다고 산업부는 설명했다.

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수소 발전 입찰 시장 출범 소식에 기업들이 앞다퉈 뛰어드는 모습이다.

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부동산 및 신재생 에너지 업체 SK D&D과 한화솔루션은 수소 연료 전지 발전 사업에 손을 잡았다. 양 사는 이달 11일 업무 협약(MOU)을 맺고, 한화솔루션이 건설 중인 수도권 산단에 20메가와트(MW) 규모의 연료 전지 발전소를 오는 2025년 1분기 착공하기로 했다. 완공 시 매년 4만7000여 가구가 사용 가능한 전력을 생산할 것으로 기대된다. 한화솔루션은 부지 확보, 인허가 신청을 담당하고 SK D&D는 수소 연료 전지 공급 및 발전소 관리·운영(O&M) 업무를 맡는다. 연료 전지 발전은 액화 천연 가스(LNG)에서 뽑아내는 수소를 산소와 화학 반응 시켜 전기를 생산하며, 화력 발전 대비 연 11만t 수준의 이산화 탄소를 감축할 수 있다. 한화솔루션 경우 탄소가 아예 나오지 않는 그린 수소를 만드는 수전해 기술을 개발하고 있지만, 이번 사업에서 적용될 단계는 아니라고 선을 그었다.

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김해중 SK D&D 에너지 솔루션 본부장은 “최근 분산 에너지 활성화 특별법이 제정되고 세계 최초 수소 발전 입찰 시장이 개설된 데 따라 연료 전지 시장의 본격 성장이 예상된다”고 말했다. 한화솔루션 관계자 또한 “기후 변화 위기가 현실로 다가온 가운데 새로 열린 수소 발전 입찰 시장은 성장 가능성이 무궁무진하다”고 덧붙였다.

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같은 날 전력 그룹사인 한국남부발전, 한국서부발전은 두산에너빌리티·한화에어로스페이스·한화임팩트·한화파워시스템 등 16개 기관과 150MW급 가스 터빈 50% 수소 혼소 기술을 실증하는 내용의 협약을 체결했다. 수소 혼소는 가스 터빈에 LNG와 수소를 혼합시켜 연소함으로써 전력을 생산하는 방식으로, LNG를 태우는 기존 발전 방식보다 질소 산화물 등 대기 오염 물질 및 탄소 배출량이 적다. 기존 가스 터빈 활용이 가능하다는 점에서 경제적이기도 하다.

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서부발전은 2021년부터 2년 동안 충남 서산 한화임팩트 대산 공장에 자사 80MW 규모 가스 터빈을 사용하는 실증 설비를 구축한 뒤 올 4월 수소 혼소율 50% 이상 발전 실증에 성공했다. 글로벌 최고 수준의 수소 혼소율로, 가스 터빈 발전과 비교 시 이산화 탄소 배출을 20% 이상 감축할 수 있다는 설명이다. 해당 사업에서 쌓아 온 노하우를 바탕으로 기술력을 한층 고도화해 150MW급 가스 터빈에도 동일한 수준의 수소 혼소율을 적용하겠다는 구상이다.

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여기에는 한화임팩트가 투자 전문 회사로 변신하며 수소 사업을 넘긴 100% 자회사 한화파워시스템 역시 핵심적인 역할을 수행할 방침이다. 한화파워시스템은 가스 터빈이 수소를 태울 수 있게, 정확하게는 서로 성질이 다른 LNG와 수소가 섞일 수 있도록 연소기를 개량(Retrofit)하는 기술을 보유 중이다.

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이밖에 수소 엔진 발전기 개발도 활발해지는 추세다. 수소 엔진 발전기는 수소와 천연가스 모두 연료로 사용 가능한 것 외에 기동 정지와 출력 조정이 자유로운 점도 장점이다.

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HD현대인프라코어와 한국동서발전은 지난 6일 MOU를 체결, ▲발전용 수소 엔진 국산화 개발 ▲수소 엔진 기술 고도화 및 생태계 조성 ▲수소 엔진 발전 확대를 위한 관련 산업·인프라 활성화 등에 협력하기로 했다. 이들 기업도 청정 에너지 발전 입찰 시장 진출이 목표다. 청정 수소를 활용하는 분산 전원용 수소 엔진을 개발하는 한편, 울산이 분산 에너지 산업 특구로 지정될 경우 관련 수소 사업 모델 또한 개발하겠다는 설명이다. 특히 동서발전은 산학연 공동 협업으로 ‘300MW 규모 가스 터빈 50% 수소 혼소 기술 개발’ 국책 과제를 수행하고 있기도 하다.

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효성중공업은 오스트리아 가스 엔진 전문 업체 INNIO옌바허와 협력을 통한 수소 엔진 발전기 상업화에 속도를 내는 중이다. 양 사는 최근 수소 엔진 발전기 실증 사업을 위한 합의 각서(MOA)를 체결, 판매 확대에 대한 협업을 약속했다. 특히 효성중공업과 INNIO엔바허가 양산을 앞두고 있는 수소 엔진 발전기는 100% 수소 전소 방식으로, 신재생 에너지와 융합 시 신재생 에너지의 간헐성과 변동성을 보완함으로써 전력 계통 안정화에 기여할 것으로도 기대된다.

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올해 수소 발전 입찰 물량은 연간 사용 전력 예상치인 558테라와트시(TWh)의 약 430분의 1에 불과한 등 미미한 수준인 만큼, 민간에 본격 공급될 것으로 보기는 어렵다. 그러나 수소 산업 개화 전 선제적으로 바탕을 깔았다는 점에서 업계는 호평하고 있다.

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업계 관계자는 “수소 시장은 아직 초기 단계고, 본격적으로 꽃피려면 멀었다”면서도 “신에너지가 개발되더라도 관련 법과 인프라, 제도가 준비되지 않으면 충분히 활용할 수 없는데, 이 같은 면에서 선제적 대비는 높이 평가할 만하다”고 평했다. 기업들이 안심하고 수소 사업에 진출하는 효과도 있을 거라는 분석이다.

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업계 다른 관계자는 “수소 선도 국가로 도약하겠다는 의지”라며 “신시장을 개척, 테스트하며 (규모를) 늘려 나갈 것으로 기대한다”고 했다.