New Energies, new possibilities

자료출처 이데일리

일 자 2020.11.3

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대전 수소연료전지 발전소·생산공장 가보니

그린뉴딜 정책 일환의 분산형 발전소

황산화물·오폐수 등 유해물질 배출 없어

아직 초기단계..충분한 생태계 구축 관건

발전단가 여전히 비싸..주민갈등 해결 필요'

[대전=이데일리 김상윤 기자] 대전광역시 유성구에 위치한 KT대덕2연구센터. 지난달 28일 연료전지 발전소 취재를 위해 찾은 이곳엔 100평 남짓 규모의 땅에 대형 냉장고 모양의 기기 72개가 들어서 있다. 카본메탈 색상의 연료전지 모듈들이다. 배선, 배관, 기기 등으로 가득차 있는 건물을 예상했지만 실제는 깔끔한 디자인의 이 모듈들이 수소연료전지 발전소다.

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연료전지 발전소를 찾은 장세용 구미시장은 “잔디만 깔면 공원처럼 보이겠다”고 농담을 던지기도 했다는 후문이다. 이영준 블룸SK퓨얼셀 SCM매니저는 “연료전지 발전소는 ‘발전소의 아이폰’이라고도 불릴 정도로 간결한 디자인을 갖추고 있다”고 말했다.

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디자인만 간결한 게 아니다. 명색이 발전소임에도 에어컨 실외기보다 조용했다. 5m정도 떨어진 펜스 밖에서는 대화를 나누는 데 아무 지장이 없을 정도다. 30m 떨어진 곳에서는 심야 주거지역 수준의 소음밖에 나오지 않는다고 한다. 발전 과정에서 발생하는 열은 모듈 상부로 내보내는데 주변 나무나 식물들이 아무 영향 없이 자랄 만큼 발열량도 많지 않다.

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이곳에서 생산하는 일일 전력은 총 2.4MW다. 일반 가구에서 하루평균 3KW 정도를 쓰는 점을 고려하면 약 800가구가 쓸 수 있는 전력량이다.땅값이 비싼 성남시 분당구에 위치한 분당 연료전지발전소는 모듈을 복층으로 올려 설치단가를 줄였다. 연료전지 발전소는 석탄이나 원자력발전소 달리 전력 소비지역과 가까운 위치에 설치가 가능하다. 그만큼 송전망을 단축할 수 있어 전력손실도 줄어든다. 연료전지 발전소와 같은 분산형 발전소만의 경쟁력이다.

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황산화물, 오·폐수 등 유해물질 배출 NO

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수소연료전지발전소에서 차로 15분 거리에 블룸SK퓨얼셀 공장이 있다. 블룸SK퓨얼셀은 SK건설과 세계적인 연료전지 제작사인 미국 블룸에너지가 고체산화물 연료전지(SOFC)의 국산화를 위해 지난 1월 설립한 합작법인이다. 지분율은 SK건설이 49%, 블룸에너지가 51%다. 회사 측은 영업비밀 유출 우려로 공장 내부를 공개하지 않는 대신, 별도로 마련된 전시관을 통해 연료전지 발전방식을 소개하고 있다.

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연료전지는 액화천연가스(LNG)에서 수소를 추출해 산소와 반응시켜 전기를 생산한다. 연료전지에 LNG를 주입하면 전해질을 통해 수소와 일산화탄소로 분리되고 여기에 산소를 주입하면 전기화학반응이 이뤄져서 전기가 발생하는 구조다.

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연료전지의 가장 큰 장점은 다른 발전원에 비해 악취나 오·폐수 등 유해물질 배출이 없다는 점이다. 황산화물(Sox)은 아예 없고, 질소산화물(Nox)도 극미량(0.005kg/Mwh)에 불과하다. 산소와 수소가 만나 화학작용을 일으키면 전기 외에 생산하는 것은 물 뿐이다.

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김세준 블룸SK퓨어셀 부사장은 “LNG를 분해하는 과정에서 일산화탄소가 나오고 산소와 결합하면서 이산화탄소가 발생하지만 극히 미미하다”면서 “사실상 청정에너지”라고 강조했다.

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블룸SK퓨얼셀 연료전지는 총 9개의 모듈이 한세트로 구성된다. 연료처리장치(1개), 전력변환장치(1개), 발전장치(6개), 보조발전장치(1개)에서 하루에 300KW를 생산한다.

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블룸SK퓨얼셀은 이중 연료처리장치 외에, 외부모듈인 수(水)처리모듈(WDM)과 모니터링&제어 모듈도 국산화한다는 방침이다.

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생산규모는 2021년 연산 50MW로 시작해 향후 2027년에는 400MW까지 점진적으로 확대할 계획이다. 국내서 생산한 연료전지는 내년 1월 착공하는 연료전지 발전소부터 공급한다.

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현재 블룸SK퓨얼셀은 계약에 따라 국산화를 진행하면서 국내 130여개 부품제조사와 협업체계를 만들어가고 있다. 충분한 부품 생태계가 꾸려진다면 국산화를 넘어 연료전지 수출도 가능하다. 현재 연료전지 1위 사업자인 두산퓨얼셀과 함께 연료전지 시장을 확대하는데 일조할 것으로 기대된다.

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기술개발로 발전단가 낮추는 게 관건..주민우려 줄여야

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그러나 해결해야 할 과제들이 적지 않다. 비싼 발전단가가 가장 문제다. 수소연료전지의 발전 단가는 지난해 기준 ㎾h당 241원이다. 한국전력거래소에 따르면 지난 7월 기준 ㎾h당 원자력 발전단가는 76.6원, 석탄(유연탄)은 90.1원, LNG는 126.8원 수준이다. 지난 8월 기준 PPA 방식에 따른 태양광 전력의 ㎾h당 구입 단가는 ㎾h당 103.65원으로, 수소연료전지 발전단가가 가장 비싸다.

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정부의 계획대로면 2040년까지 약 120.5원으로 떨어지지만 여전히 비싼 전기다. 발전단가 중 70%정도 차지하는 LNG 가격이 획기적으로 낮아지거나 저렴한 수소공급이 전제되지 않는 한 가격경쟁력 제고에는 한계가 있다. 이산화탄소가 석탄화력대비 34% 수준에 그치지만, 온실가스가 발생한다는 점에서 완전한 그린에너지라고 보기 어렵다는 문제도 있다.

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주민 수용성을 높이는 것도 관건이다. 고압의 수소를 압축하는 수소탱크와 달리 연료전지는 폭발 위험이 없다. 하지만 연료전지발전소 건설을 추진 중인 지역 곳곳에서 폭발 사고 등을 우려한 주민들의 반발로 첨예한 갈등이 벌어지고 있다.

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김세준 블룸SK퓨얼셀 부사장은 “연료전지 용량을 늘려서 설치비를 줄이고, 수소와 공기 중 산소를 결합해 전기를 만드는 연료전지 스택(stack)의 교체주기를 현행 5년에서 7년으로 늘리는 기술을 개발하면서 발전단가를 낮추려고 하고 있다”면서 “객관적인 데이터를 제공하면서 주민들의 의견을 설득하는 게 관건”이라고 말했다.

볼보, 다임러 수소차 개발 자회사 지분 50% 인수

3년내 시제품 시험주행…이르면 5년내 양산

'수소차 선도' 현대차-토요타와 3파전 가능성

▲ 다임러트럭그룹과 볼보그룹의 합작회사 설립 안내 이미지. (사진=다임러트럭그룹)

[더구루=김도담 기자] 스웨덴 볼보그룹과 독일 다임러트럭그룹(메르세데스-벤츠)이 수소트럭 개발을 위한 합작회사를 공동 운영키로 했다. 유럽발로 강력한 수소트럭 공동 전선이 만들어지는 것이다. 수소차 개발을 선도 중인 현대차로선 일본 토요타에 이은 강력한 도전자가 될 전망이다.

3일 업계와 외신에 따르면 볼보와 다임러트럭은 2일(현지시간) 볼보그룹이 6억 유로(약 8000억원) 가량을 투입해 다임러트럭 퓨얼셀(Daimler Truck Fuel Cell GmbH & Co.)의 지분 50%를 인수한다고 발표했다.

볼보와 다임러의 합작회사 출범은 이들이 함께 본격적으로 수소트럭 개발키로 했다는 의미로 풀이된다. 볼보와 다임러는 최근 첫 수소트럭 콘셉트 모델인 'GenH2'를 공동 발표하는 등 수소트럭을 함께 개발해 왔으나 어디까지나 전략적 협력 관계였다. 그러나 이번 합작회사 출범으로 공동 전선을 공고히 하는 동시에 수소트럭 개발에 대규모 자금을 투입할 수 있게 됐다.

볼보와 다임러는 유럽연합(EU) 독과점 규제 당국의 승인을 거쳐 내년 상반기 중 합작회사를 정식 출범할 계획이다. 또 3년 내 수소트럭 시제품 시범주행을 시작하고 2020년대 후반기(2025~2029년) 중 양산 체제에 들어간다는 계획이다. 볼보-다임러 연합은 특히 대형 트럭의 장거리 주행을 위해 300킬로와트(㎾)급 연료전지 시스템을 개발한다는 계획이다. 계획대로라면 190㎾급 연료전지 시스템을 탑재한 세계 최초 양산형 수소트럭 현대차 '엑시언트 퓨얼 셀'의 성능을 훌쩍 뛰어넘는 수소트럭이 이르면 3년 내 탄생한다는 것이다.

볼보와 다임러 양사는 이번 합작법인을 통해 트럭 탑재용 수소연료전지 시스템을 공동 개발하되 이를 탑재할 차량은 별도 개발키로 했다. 협력할 부분에선 협력하되 경쟁은 경쟁대로 하겠다는 것이다.

EU 회원국은 앞선 파리기후협정에서 2050년까지 탄소중립을 실현키로 합의하고 강력한 이산화탄소 배출 규제를 실시하고 있다. 이에 유럽 자동차 회사는 생존을 위해서라도 전기차, 수소차 같은 친환경차를 개발해야 한다.

마틴 룬드스테드(Martin Lundstedt) 볼보그룹 최고경영자(CEO)는 "미래엔 전 세계가 전기차나 수소차를 이용하게 될 것"이라며 "이번 합작회사가 우리가 꿈꾸는 세계를 만드는 데 큰 역할을 할 것으로 기대한다"고 말했다.

마틴 다움(Martin Daum) 다임러트럭 이사회 의장 "수소연료전지는 탄소중립 이동수단의 핵심 기술"이라며 "양사은 이번 합작법인이 연료전지시스템을 대규모 양산함으로써 파리기후협정에 따른 탄소배출 저감을 이뤄낼 수 있도록 노력해 나가겠다"고 전했다.

수소트럭 개발을 위한 볼보-다임러의 공동 전선이 본격화하면서 수소차 시장을 선도하고 있는 현대차와 일본 도요타의 수소트럭 3파전 구도도 한층 명확해질 전망이다.

현대차는 2013년 수소차 '투싼ix' 개발을 시작으로 2018년 수소차 전용모델 '넥쏘'를 출시해 지난해 수소차 중 전 세계에서 가장 많은 4987대를 팔아치우는 등 수소차 시장을 주도하고 있다. 특히 올 7월엔 세계 최초로 대형 수소트럭 양산 체제를 가동하고 스위스 유통기업을 중심으로 시범주행을 시작했다. 수소트럭 현대 엑시언트 퓨얼셀은 190킬로와트(㎾)급 연료전지 시스템과 최고출력 350㎾의 구동모터를 탑재해 한 번 충전으로 약 400㎞를 주행할 수 있다. 본보 2020년 9월 25일 참고 '니콜라와는 다르다'…현대차, 스위스서 수소트럭 상용화 '담금질'

현대 넥쏘에 앞서 수소차 미라이를 선보였던 토요타 역시 트럭 자회사 히노를 통해 미국 켄워스(Kenworth)와 손잡고 수소트럭을 개발 중이다. 토요타는 이미 수소트럭 시제품(프로토타입)을 개발해 미국 캘리포니아 주 로스엔젤레스 항에서 시험운행 중이다. 토요타는 내년 중 시험운행 수소트럭을 10~12대 수준까지 늘려 양산을 준비하겠다는 계획이다. 내년 상반기 중엔 일본에 25톤 수소트럭을 출시해 자국에서의 수소트럭 상용화 가능성도 타진한다.

미코가 법인 분할을 통해 연료전지 및 신재생에너지 사업 집중에 나선다.

미코는 28일 이사회를 개최하고 회사분할을 결정했다.

신설회사는 ‘미코파워(가칭)’로 사업부문은 고체산화물 연료전지 사업부문이다. 신설회사인 미코파워의 설립시 자산은 약 162억원이며, 신설사업부문 최근 사업연도 매출액은 약 3억8천여만원이다.

미코는 분할 법인인 미코파워의 지분 100%를 소유한다.

이에 회사분할을 위해 2020년 12월30일 주주총회를 소집해 의결할 예정이다. 분할기일은 2021년 1월1일이다.

이번 회사 분할을 통해 미코는 세라믹 소재 및 디스플레이용 부품에 주력하고, 미코파워는 고체산화물 연료전지 및 신재생에너지 사업에 집중할 것으로 보인다.

미코파워의 주력사업은 고체산화물 연료전지 시스템(SOFC, Solid Oxide Fuel Cell) 부문이다.

미코파워의 SOFC 2㎾ 고체산화물 연료전지 시스템은 소재부터 시스템까지 전공정이 국내 기술로 상용화된 제품으로 정격 출력에서 51.3% 발전효율을 보이고, 전력효율은 45%로 열효율까지 합하면 전체 효율은 90%에 달하는 우수한 제품이다.

연료와 산화제의 전기화학반응을 통해 직접적으로 전기를 발생시키는 발전원으로써 고온(700℃ 이상)에서 동작하고 환경오염가스(NOx, SOx, 등) 배출이 없는 저탄소·고효율 청정 발전원이 특징이다.

도시가스, 수소, 바이오가스 등을 연료로 사용 가능하고 설치면적이 작으며 소음이 적고 상시발전이 가능하다.

평판형 SOFC 셀 및 스택 기술이 적용된 국산 SOFC 시스템으로 스택 89%, 시스템 84%로 높은 국산화율을 달성했다.

현재 UNIST와 코미코에 2㎾ TUCY SOFC시스템 3대를 설치, 상업운전 중이며, 서울 물연구원과 부안군 관사에도 시스템 2대를 설치한 바 있다.

또한 미코는 지난해 경기도 안성에서 국내 최초, 최대 규모의 SOFC 제조공장을 준공한 바 있으며, 지난 9월에는 국가기술표준원으로부터 신제품(NEP) 인증서를 수여받은 바 있다

https://amenews.kr/news/view.php?idx=43536

자료출처 이투데이

일 자 2020.10.27

▲20일(현지시간) 미국 뉴저지주 린덴에 위치한 발전소의 모습이 보인다. 사진은 기사의 특정 내용과 관계 없음. 린덴/EPA연합뉴스

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글로벌 ‘탈(脫)탄소 시대’의 도래가 가시화되면서 각국이 에너지 전환을 위한 다양한 방법을 강구하고 있다. 유럽연합(EU)은 환경 대책이 미흡한 국가의 수입품에 세금을 매기는 방안을 검토하고 있으며, 중국은 자국 내 수소 에너지 분야를 장려할 방침이다.

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27일 일본 니혼게이자이신문(닛케이)에 따르면 세계 각국이 최근 온실가스의 실질 배출이 없는 상태인 ‘탄소제로’ 목표를 잇따라 제시하고 있다. EU는 일찍이 2050년 온실가스 실질 배출을 제로(0)로 만들겠다는 목표를 제시했고, 최대 온실가스 배출국인 중국도 지난달 2060년 이전까지 실질적인 온실가스를 제로화하겠다고 선언했다. 뒤이어 일본은 전날 녹색 사회의 실현을 위해 2050년까지 이산화탄소 등 온실가스 실질 배출을 제로화하는 정책을 추진하겠다고 발표했다. 미국에서는 조 바이든 민주당 대선후보가 공약으로 탄소 배출 제로를 내걸고 있다.

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EU는 온실가스 배출량을 2030년까지 1990년 대비 40% 감축하겠다는 목표 또한 끌어올려 적어도 55% 줄이는 방안을 논의할 방침이다. 2030년까지는 재생에너지나 에너지 절약 등이 주를 이루지만, 2030년부터는 수소를 중심으로 한 신기술에 기댈 방침이다. EU 집행위원회(EC)는 7월 수소 에너지 투자 등을 위해 업계 대표, 시민 사회, 각국 장관, 유럽투자은행 등이 참여하는 ‘유럽 청정 수소 연합’을 발족하기도 했다. EU는 수소가 2050년 세계 에너지 수요의 24%를 담당할 가능성이 있다고 보고 있다.

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다만 수소 등의 신기술에는 비용이 드는 만큼 당분간 유럽 기업이 경쟁력에서 불리하게 될 우려가 있다. 환경 규제가 느슨한 나라에서 값싼 제품이 유럽에 유입될 가능성이 있기 때문이다. 이를 막기 위해 EU는 환경 대책이 미흡한 국가에서 들어오는 수입품에 사실상의 관세를 부과하는 ‘국경 탄소세’를 검토하고 있다. 이를 통해 유럽 기업이 안고 있는 높은 탄소 배출 감소 목표에 대한 불안을 잠재우고, 공정한 경쟁 조건을 확보하겠다는 것이다. 국경 탄소세는 늦어도 2023년까지 도입될 것으로 예상되고 있다.

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중국은 26일 개막한 19기 제5차전체회의(5중전회)에서 비화석 연료가 1차 에너지에서 차지하는 소비 비중 목표치를 당초 15%에서 18%로 끌어올릴 것으로 관측된다. 구체적인 실현 방안으로는 온실가스 배출량 거래와 유사하게 재생 에너지의 이용 실적을 거래할 수 있는 시장을 만드는 것이 거론된다. 중앙정부가 정한 재생에너지 이용 목표를 달성하지 못한 전력 소매업자들이 목표를 달성한 기업으로부터 ‘이용 실적’을 매입하는 구조다.

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아울러 중국은 수소 사회 실현도 서두르고 있다. 중국 정부는 9월 수소연료전지차(FCV) 판매보조금 제도를 철폐하고, 핵심 기술 개발 기업에 장려금을 주는 제도를 도입했다. FCV는 기술적으로 난이도가 높아 당분간은 보조금 대신 기술 개발에 대해 직접 재정을 지원할 필요가 있다고 판단한 것이다. 아울러 베이징시는 같은 달 새롭게 '베이징 다싱국제수소에너지 시범지구'를 조성했다. 이를 통해 수소에너지 인프라를 정비하고, 핵심기술을 가진 메이커의 기술력을 높인다는 구상이다.