美, 2년 안에 수전해 가격 5분의 1까지 낮춘다

수소·연료전지기술청, 세부전략계획인 MYPP 발표
올해 4,221억 원 투입…수전해‧연료전지 고도화 추진
청정수소 생산비용 2031년까지 1달러/kg 달성 목표

 

월간수소경제 = 박상우 기자 | 미국 정부가 역내 청정수소 생산비용을 2031년까지 1kg당 1달러(약 1,361원)로 낮춘다.

6일(현지시간) 미 에너지부(DOE) 산하 수소·연료전지기술청(HFTO)은 청정수소 및 연료전지 분야 세부 전략 계획인 ‘HFTO 다년간 프로그램 계획(MYPP, Multi-Year Program Plan)’을 발표했다.

MYPP는 ‘미국 국가 청정수소 전략 및 로드맵’의 우선순위에 따라 청정수소 및 연료전지 분야의 잠재력을 최대한 실현하기 위해 극복해야 할 과제를 제시하고 그에 따른 향후 세부 전략 계획을 소개하고 있다.

미 정부는 ‘미국 국가 청정수소 전략 및 로드맵’에 따라 2030년까지 1,000만 톤, 2040년까지 2,000만 톤, 2050년까지 5,000만 톤의 청정수소 생산을 목표로 하고 있다.

세부적으로 살펴보면 저온형 수전해 시스템의 경우 2026년까지 8만 시간의 수명과 65%의 시스템 효율(LHV)을 달성하고 가격을 현재의 4분의 1수준인 250달러(약 34만 원)/kW까지 낮춘다는 계획이다. 이를 위해 PEM의 경우 핵심 촉매제인 백금족 금속 함량을 현재의 6분의 1수준인 0.5mg/cm²까지 줄인다.

고온형 수전해 시스템은 2026년까지 4만 시간의 수명과 76%의 시스템 효율(LHV)을 달성하고 가격을 현재의 5분의 1수준인 500달러(약 68만 원)/kW까지 낮춘다는 계획이다.

아울러 △광전기화학(PEC) △태양열화학수소(STCH) △미생물 등 다양한 수소생산기술을 개발한다.

이와 함께 HFTO는 올해 원자력 발전소에 1.25MW급 PEM 수전해 시스템을 설치해 통합 운영하는 프로젝트를 실시할 예정이다. 2025년에는 유사한 조건에서 고온형 수전해 시스템을 설치해 통합 운영하는 프로젝트를 진행한다.

이를 통해 청정수소 생산비용을 2026년까지 2달러(약 2,727원)/kg, 2031년까지 1달러(약 1,361원)/kg로 낮춘다는 게 HFTO의 설명이다.

연료전지의 경우 중‧대형 상용차에 탑재되는 PEM 연료전지에 대해 단기적으로 우선순위를 둬 2030년까지 연간 스택 생산량을 2만 개로 확대하고 가격을 현 170달러/kW에서 80달러/kW로 낮춘다. 

이와 함께 중‧대형 상용차용 수소연료가격을 2028년까지 현재의 절반 수준인 1kg당 7달러(약 9,550원)로 낮추고 수소저장탱크에 적용되는 탄소섬유 가격을 절반 수준까지 낮춰 수소저장탱크 가격을 2030년 1kg당 300달러(약 41만 원)를 달성한다는 목표다.

전력용 연료전지는 2030년까지 시스템 효율을 현 40~60%에서 65%까지, 수명을 8만 시간까지 끌어올리고 가격은 현재 2,500달러/kW에서 1,000달러/kW까지 낮춘다는 목표다.

이를 위해 2027년까지 △1만 시간의 수명과 60% 효율을 갖춘 백업 전력용 연료전지 △4만 시간의 수명과 60% 효율을 갖춘 분산전력용 및 에너지저장시스템용 연료전지 △90% 이상의 열과 전력의 복합 효율 및 8만 시간의 수명을 갖춘 중규모 열-전력 복합 연료전지 발전 시스템을 개발한다.

그 일환으로 2025년까지 마이크로그리드에 사용될 연료전지 발전기의 성능을 테스트하기 위한 시범운영을 시행한다. 같은 기간 최소 2가지 유형의 발전시설과 연계한 3MW 이상의 통합 수전해 시스템을 6개 이상 시범운영하고 용량을 2027년까지 10MW으로 확대한다.

아울러 전류가 흐르는 방향에 따라 수전해 또는 연료전지로 변환되는 양방향 고체산화물 연료전지의 스택을 고도화해 효율을 현 37%에서 2030년 60%, 스토리지 비용을 1.10달러/kWh에서 2030년 0.10달러/kWh를 달성한다는 계획이다.

HFTO는 이러한 과제를 달성하기 위해 올해 3억1,000만 달러(약 4,221억 원)를 투입한다.

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美, 2년 안에 수전해 가격 5분의 1까지 낮춘다