탄소중립과 제로에너지빌딩을 위한 연료전지의 역할제고
자료출처 전기신문
일 자 2022.4.19
전 세계가 미래사회를 위한 핵심아젠다로 "탄소중립"을 채택하여 추진중에 있으며, 도시화로 인한 교통, 환경, 에너지 등 근본적인 문제해결을 위한 다양한 노력이 계속 되어지고 있다. 이와같이 기후변화대응과 ICT기술의 접목으로 도시문제 해결을 위한 새로운 대안으로 여러 국가에서 스마트시티(Smart City)와 제로에너지빌딩 건축이 추진되고 있다. 따라서, 제로에너지빌딩 건축을 위하여는 에너지소비와 CO2배출의 최소화를 위하여 단열강화 등 패시브적인 요소 강화로 에너지소요량을 최소화하고, 고효율기기와 신재생에너지의 도입은 꼭 필요한 항목일 수밖에 없다. 대도시의 밀도가 높은 건축물의 경우 건축 디자인과 현장여건, 유지관리 등을 고려할 때 가장 적합한 것으로는 지붕태양광과 연료전지를 꼽을 수 있을 것이다. 특히, 연료전지의 경우 태양광의 간헐성을 해결할 수 있는 높은 이용율과 미세먼지와 NOx, SOx의 문제해결 등 친환경 청정에너지라는 이미지로 태양광발전과 연료전지의 조합은 많은 장점을 가지고 있다. 건물용 연료전지의 경우 정부의 보급사업(건물지원사업, 공공기관 설치의무화 등)과 제로에너지빌딩 추진 등의 제도에 힘입어 점진적으로 보급 되어지고 있다. 일본의 경우 스마트시티 구축시 가정용 연료전지는 전기차 충전시스템과 함께 필수항목처럼 설치하고 있으며, 정부보조금에 의한 가정용 연료전지인 에네팜(Ene Fam)의 경우 연간 5만대 이상의 연료전지를 보급되고 있으나, 우리나라의 경우에는 가정용 보다는 건물을 중심으로 설치되고 있다.
연료전지는 연소에 의한 것이 아니라 화학반응에 의하여 열과 전기가 생산되는 것으로 CO2의 배출을 대폭 줄일 수 있으며, 분산형전원으로서의 역할을 감당하고 있으므로 전력수급대책에도 기여할 수 있다. 또한, 에너지 수요관리효과와 미세먼지 종합대책에도 크게 기여할 수 있다. 연료전지의 에너지원으로 수소를 사용하여야 하나 수소의 공급체계와 경제성 등의 애로사항으로 인하여 현재 건축물에 적용되는 연료전지는 대부분이 그레이수소(개질수소)로서 LNG를 사용하고 있으나, 향후 수소생산 및 유통의 원활화로 수소산업이 좀더 활성화 될 경우를 대비하여 연료전지산업 육성이 절실히 필요한 상황이다. 이는 그린수소로 가기위한 과도기적 상황이라고 볼 수 있다. 한편, EU에서는 '그린 텍소노미(Green Taxonomy)'에 LNG와 원자력을 포함하고 있으며, 우리나라도 검토중에 있으므로 LNG가 안정적이고 친환경적인 에너지로서의 역할과 건물용 연료전지와 제로에너지빌딩의 연계성 강화를 위하여 몇가지 제언을 하고자 한다.
첫째, 연료전지용 도시가스요금체계 개편 및 수요관리투자사업 등에 포함이 필요한 듯 하다.
연료전지용 요금제도가 마련되어 있기는 하나 실질적인 혜택의 효과가 미흡한 상황으로 기 설치된 연료전지들의 가동율이 낮은 상황이다. 전체적인 효과분석을 고려한 도시가스 요금제도에 대한 개편작업이 필요한 듯 하다. 연료전지는 상시 가동할 수 있는 설비로 가스수요관리의 기저부하를 담당할 수 있어서 TDR(Top Down Ratio) 개선효과가 크므로, 발전량에 비례한 인센티브제도 도입의 검토가 필요하다. 일례로 미국 캘리포니아주에서는 자가발전 인센티브 제도인 SGIP(Self Generation Incentive Program)를 운영하고 있기도 하다.
둘째, 정부의 정책적인 지원제도 개편을 통한 산업육성이 필요한 듯 하다.
현재, 설치보조금제도와 설치의무화제도가 마련되어 설치가 되고 있는 설비를 전력수요관리 자원으로의 역할 부여 검토가 필요하다. 아울러, 자가용 연료전지에 대하여 전력피크 대체기여금제도, 자가용 PPA제도, REC발급대상 등에 편입시켜 활용하면 설치된 자원의 활용도 제고가 이루어질 수 있을 것이다.
셋째, 건축분야에서의 지원제도 제·개정 검토가 필요한 듯 하다.
연료전지는 자가용으로 사용할 수 있는 최적의 에너지생산(열+전기)설비로 국가의 전력계통에 대한 부담완화와 발전소건설 회피효과 등이 있으므로 이에대한 기여효과를 건축물 에너지절약설계기준 EPI(Energy Energy Performance Index)에의 반영과 제로에너지빌딩 에너지자립율 산정방법의 개정 검토 등을 통하여 기여효과를 반영하면 좋을 듯 하다.
프로필 ㅇ(前) 한국에너지공단에서 30년간 국가의 에너지수요관리 담당 (산업에너지실장, 효율기술실장, 건물수송에너지실장, 신재생산업실장, 경기지역본부장 등 역임)ㅇ(현재) 인천대학교 전기공학과 교수 (공학박사, KS규격 기술심의위원, 국가기술규제개선위원, 국가 스마트시티운영위원 등)