[창간 기획] 국내 PAFC의 중심에서 세계로 - 두산퓨얼셀
[창간 기획] 국내 PAFC의 중심에서 세계로 - 두산퓨얼셀
  • 박설민 기자
  • 승인 2019.09.09
  • 댓글 0
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전세계 연료전지시장 1위 향해 
최대 종합효율 90% 고효율 PAFC‘PureCell M400’ 
연료전지발전소부터 향후 ‘스마트팜’까지
두산퓨얼셀의 PAFC타입 연료전지 PureCell M400.

[투데이에너지 박설민 기자] 지난1월 정부의 수소경제 활성화 로드맵을 시작으로 수소전기차와 더불어 수소연료전지를 핵심산업으로 선정해 연구개발지원과 정책 등을 추진 중이다. 산업통상자원부가 지난 6월 발표한 제3차 에너지기본계획에 따르면 정부는 연료전지를 비롯한 재생에너지, 집단에너지 등 수요지 인근 분산형전원의 발전비중을 2040년까지 30%로 확대할 계획으로 국내 연료전지발전에 대한 비중 또한 높아질 전망이다. 이에 국내외 인재들과 기술력을 통해 세계1위를 향해 나아가고 있는 국내 연료전지업체 (주)두산퓨얼셀(사장 정형락)의 사업방향, 주요제품 그리고 향후 사업계획에 대해 소개해보고자 한다./편집자 주


국내외 인재들의 종합체 ‘두산퓨얼셀’

두산퓨얼셀은 두산의 2014년 미국의 유나이티드 테크놀로지스(UTC: United Technologies Corp.)의 자회사 UTC파워(UTC Power) 인수를 바탕으로 설립됐다. 

약 630여명의 한국과 미국 소속의 높은 역량의 인재들과 UTC파워의 50년 연료전지사업 노하우를 통해 250개의 특허라는 세계최대규모의 고정식 연료전지 IP 포트폴리오를 보유하고 있다. 

이후 두산은 중대형 발전의 핵심기술을 보유한 미국의 Clean Edge Power(이하 CEP)와 국내 가정용 소형 발전기술시장의 90% 이상의 점유율을 확보한 한국의 퓨얼셀파워(이하 FCP)를 인수합병했다. 

두산퓨얼셀은 발전용 연료전지사업을 담당하며 기존 UTC파워의 노하우, 이번에 인수합병한 미국의 CEP기술을 포함한 국내외 연료전지기술과 글로벌 인재들의 시너지 극대화를 통해 연료전지분야 세계1위로 도약하는 것을 목표로 삼고 있다.

두산퓨얼셀은 (주)두산(회장 박정원)의 7개 사업부문(BG) 중 하나였으나 지난달 13일 두산 임시주주총회에서 연료전지와 소재사업 분할을 최종 승인함에 따라 두산의 자회사 두산퓨얼셀로 분할됐다. 이에 따라 연료전지와 소재사업을 분할, 독자경영 체제를 구축할 수 있게 됐다. 분할은 기존 지분율을 바탕으로 신설법인의 주식을 나눠 갖는 인적분할 방식으로 진행되며 두산퓨얼셀의 분할기일은 오는 10월1일이다.

두산퓨얼셀의 주요 PAFC제품 ‘PureCell M400’

현재 두산퓨얼셀의 주요제품으로는 PAFC(인산형 연료전지)타입의 연료전지 ‘PuelCell M400’이며 LNG, 바이오가스, LPG, 메탄 등을 이용해 생산한 수소 혹은 부생수소를 연료로 사용하는 연료전지발전시스템이다.

PureCell M400에 공급되는 LNG를 개질해 수소를 생산하고 이를 산소와 전기화학반응시켜 전기와 열을 발생시킨다. 이후 직류발전을 통해 생산된 직류전력은 이후 고품질 교류전원으로 전환해 전력을 공급한다.

PureCell M400은 시스템 출력의 경우 최대 440kW, 정격 400kW급으로 발전효율 43%, 열효율 47%로 최대 종합 90%의 고효율의 열병합발전시스템이다. 

또한 업계 최장 10년의 전지스택수명으로 높은 가용성을 가지고 있으며 증가하는 에너지수요를 충족시키기 위해 시스템 통합도 가능하다. 

아울러 건물의 수요에 대응해 전력출력조절이 가능하며 고출력밀도를 통해 뛰어난 공간활용도를 가지고 있다. 실내, 옥상, 실외, 다중장치 등 높은 설치유연성 역시 보장해 현재 발전용, 산업용, 상업용 건물에 공급 중이다. 

또한 PureCell M400은 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx)등과 같은 대기오염물질의 배출이 거의 없고 온실가스를 저감할 수 있으며 오폐수 발생이나 용수 소모가 없어 친환경에너지에 매우 적합하다.

실제로 PureCell M400 1대를 1년간 발전하는 경우 CO₂는 500톤을, NOx는 자동차 87대에 해당하는 1.5톤을 절감하고 5,300톤의 물을 아낄 수 있다. 소음의 경우 10m 떨어진 곳에서 65dBa 수준으로 피아노 정도의 소음에 불과하다. 
현재 두산퓨얼셀의 PAFC 생산설비의 경우 제1공장은 미국의 코넷티컷주 사우스윈저에, 제2공장은 전라북도 익산시에 위치하고 있다. 

두 공장은 연간 60MW 규모로 자동화된 Cell Stack제작 및 조립공정을 가지고 있고 50년 이상의 제작경험을 가진 우수한 인재들과 최신식 성능시험시설을 가지고 있다. 이를 토대로 ISO9001 및 ISO14001 인증을 보유하고 있다.

부산 해운대 신도시에 총 30.8MW 규모로 건립된 세계 최대의 복층형 연료전지발전소인 ‘부산그린에너지 연료전지 발전소’.

국내 중대형 연료전지발전시장의 중심

두산퓨얼셀의 대표적인 연료전지모델인 PureCell M400은 현재 전세계에서 약 198.36MW(459기) 규모가 가동 중이며 약 161.78MW(366기)가 설치 중이다. 

대표적으로 미국의 ‘원 월드 트레이드 센터(One World Trade Center, 1WTC)’에 PureCell M400 6기가 설치돼 성능과 안전성 모두에서 인정받고 있다.

원 월드 트레이드 센터는 108층의 초고층 건물로 ‘세계무역센터(World Trade Center)’가 2001년 9월11일 미국 세계무역센터 테러사건으로 붕괴된 이후 그 자리에 재건립을 한 후 2014년 11월에 개장했다. 

원 월드 트레이드 센터의 경우 테러 이후 가장 안전한 발전시스템을 설치할 것을 계획했는데 여기에 두산퓨얼셀의 PureCell M400 6기를  설치한 것이다. 

이는 세계에서 가장 철저한 보안이 필요한 곳에 PureCell M400을 설치한 것으로 PureCell M400의 안전성 및 내구성에 대한 반증이라고 볼 수 있다.

두산퓨얼셀의 연료전지는 전세계뿐만 아니라 국내에서 다양한 분야에서 적용되고 있는데 대표적으로 국내 연료전지발전소사업에서 이용되고 있다.

복층배치로 값비싼 도심지 부지면적을 절감하고 도심친화적인 Clean&Green에너지 효과를 줄 수 있는 연료전지는 현재 남동발전 분당 연료전지발전소, 부산 그린에너지 연료전지발전소, 롯데월드 타워에서 사용 중이다.

남동발전 분당 연료전지발전소는 총 31.24MW 규모로 경기 분당 신도시에 건설된 세계최초의 복층설계 연료전지발전소이다.     

부산 해운대 신도시에 건립된 부산그린에너지 연료전지발전소는 총 30.8MW 규모로 세계최대의 복층형 연료전지발전소로 알려져 있다. 

부산그린에너지 연료전지발전소는 두산퓨얼셀의 PureCell M400 70대로 구성돼 전기 및 난방열을 동시에 공급한다.
롯데월드타워의 경우 총 0.8MW 규모로 서울 롯데월드타워 에너지센터에 연료전지 2기가 설치됐으며 건물 내 전기 및 온수를 공급하는 역할을 수행하고 있다. 

동탄 연료전지발전소에도 두산퓨얼셀의 PAFC가 장착됐다. 올해 1월 준공된 동탄 연료전지발전소는 두산퓨얼셀의 PureCell M400 26기로 구성된 11.44MW 규모로 2016년 남동발전 분당 연료전지발전소와 마찬가지로 복층형 구조로 건설됐다. 

또한 대산그린에너지가 특수목적법인(SPC)으로 진행한 대산 부생수소 연료전지발전소는 두산퓨얼셀의 PAFC가 50MW 규모(114기)가 설치됐다. 대산 부생수소 연료발전소는 2018년 5월 사업계약을 시작으로 올해 4월 시운전을 시행했으며 내년 6월부터 상업운전을 시작할 예정이다. 

TRI-GENERATION SYSTEM과 스마트 팜

두산퓨얼셀의 연료전지는 연료전지발전소사업뿐만 아니라 다양한 에너지 관련 사업도 진출하고 있다.

대표적으로 유진 냉장창고는 친환경 저탄소기술의 연료전지, 태양열, ESS를 이용한 통합 에너지 솔루션을 구축했다. 현재 두산퓨얼셀의 PAFC를 9.7MW 규모로 설치해 올해 3월부터 시운전 중이다.

또한 TRI-GENERATION SYSTEM을 개발 중에 있다. 이 시스템은 PureCell M400이 전기와 수소, 열을 동시에 생산가능하다는 점에서 착안된 사업으로 발생되는 열은 난방 및 온수공급에, 전기는 전기차 충전 및 전력공급에, 발생되는 수소는 수소차 충전에 이용하는 ‘3마리 토끼’를 모두 잡는다는 전략이다.

또한 PureCell M400을 응용해 발생하는 CO₂를 이용해 식물성장을 촉진하고 발생하는 전기를 농장운영에 이용하며 발생하는 열은 온수와 스팀에 이용해 농장시스템을 운영하는 ‘스마트 팜’ 역시 추진 중이다. 

윤용세 두산퓨얼셀 마케팅본부 대외협력팀 부장은 “두산퓨얼셀은 연료전지사업을 통해 전지구적 문제인 지구온난화, 미세먼지 등을 극복하기 위해 노력할 것”이라며 “두산퓨얼셀의 끝없는 기술개발노력으로 에너지효율을 향상시켜 국가경쟁력발전에 기여하도록 노력하겠다”고 밝혔다.

현재 전세계적으로 친환경에너지에 대한 관심도가 높아지고 있는 가운데 국내외 기술과 우수한 인재들을 보유한 두산퓨얼셀이 앞으로 전세계 연료전지 시장의 판도를 어떻게 주도할지 귀추가 주목된다.

 


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