연료전지, 안전·경제성 강화 지속돼야
연료전지, 안전·경제성 강화 지속돼야
  • 홍수인 기자
  • 승인 2020.04.03
  • 댓글 0
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고효율·친환경 등 확대 필요

[투데이에너지 홍수인 기자]수소는 친환경적인 미래에너지로서 새로운 에너지원으로 각광받고 있다. 미국, 독일, 일본, 중국 등 선진국들도 수소경제 선점을 위해 다방면으로 노력 중이다.

수소경제사회는 수소를 에너지원으로 하는 경제체제로 수소생산, 저장, 운송, 이용을 포괄해 현재 사용 중인 화석연료를 수소로 대체되는 것이다. 연료전지는 수소를 이용하는 대표 기술로 수송용 엔진, 주택 건물용 열병합 발전시스템, 대형 분산 발전시스템으로 활용할 수 있다.

수소경제사회의 실현은 고효율의 연료전지를 활용해 에너지 사용을 절감하고 에너지 해외의존도를 경감해 에너지 안보를 실현할 수 있으며 이산화탄소 배출이 없는 수소를 사용해 환경오염을 줄여 에너지 신산업의 성장동력으로 기대되고 있다.

정부도 이에 맞춰 수소경제로 발돋움하고 있지만 아직까지 연료전지시장이 형성되지 않아 경제성에 문제가 있다. 또한 대다수의 사람들은 수소나 연료전지에 대한 정보를 정확히 알지 못하고 있어 주민반발에 부딪히고 있다. 이에 연료전지가 무엇이고 왜 확대돼야 하는지 인식하고 해결해나가야 할 문제들은 없는지 지속적인 점검이 요구된다.

■고효율·분산전원
기존 발전방식은 연료로부터 전기를 얻기까지의 과정에서 열 및 운동에너지를 포함하고 있어 여러 곳에서 에너지 손실이 발생한다. 연료전지는 에너지 변환과정에서 간소화를 통한 낮은 에너지 손실로 전기효율 45%, 열효율 포함 80%로 화력발전대비 최대 50% 연비 향상 효과를 가진다.

디젤 엔진, 가솔린 엔진, 가스터빈의 경우 출력 규모가 클수록 발전효율이 높아지는 경향이 있으나 연료전지의 경우 출력 크기에 상관없이 일정한 높은 효율을 얻는다.

아울러 전기가 필요한 곳에서 직접 생산하고 공급하는 분산전원이기 때문에 송전탑 등의 건설비용 절감 및 송전손실 없는 전기를 사용할 수 있다.

특히 365일 24시간 상시 발전이 가능해 90% 이상의 높은 가동률로 운용조건에 제약이 많은 재생에너지의 약점도 보완한다.

 ■도심 내 설치 가능

 

연료전지는 무공해이기 때문에 탄소저감, 오염물질 배출이 아예 없고 소음이 거의 발생하지 않아 도심지역 내 설치가 가능하다.

연료전지는 모듈 형태로 제작이 가능해 발전규모 조절이 용이하고 설치 장소의 제약이 적다. 일반적으로 연료전지는 규모에 따른 에너지 전환 효율의 변화가 크지 않아 소형에서도 높은 에너지 전환 효율을 가질 수 있다.

또한 1kW당 약 0.18m²으로 최고의 공간효율을 낼 수 있으며 옥외, 지하, 옥상 등 설치조건에 제약이 없고 토지비 부담이 큰 도심지 등에 설치가 용이하다.

특히 50m 이내에서의 소음은 약 55데시벨로 일상대화의 소음 정도다.


이와 함께 연료전지의 전자파 영향은 냉장고, PC모니터 등 전기제품에서 미치는 전자파 세기보다 작아 인체에 미치는 영향이 거의 없다고 평가된다. 2018년 노을연료전지 시설경계로부터 5m에서 측정한 값을 보면 PC모니터 50cm거리에서 측정된 전기장 0.121kV/m, 자기장 0.03T 보다 낮은 전기장 0.101kV/m이고 자기장 0.03T이다.

아울러 연료전지는 대기오염물질인 SOx와 NOx, 미세먼지를 거의 배출하지 않으며 기준치 이하 소량의 상기 배출가스 이외에는 발생하거나 배출되지 않는다.

지난해 정부합동설명회 자료에 따르면 1MW 연료전지는 약 1,250가구(4인 기준)가 사용하는 전기를 생산, 탄소배출 감소에 따른 250ha 숲 조성 효과, 600대의 차량에서 배출되는 NOx 저감하는 효과가 있다.

도심 내 설치한다면 인근 폐기물처리장, 사료공장, 레미콘 공장 등에서 발생하는 미세먼지 제거효과까지 있다.

■전주기 안전성 확보
국내에 판매되는 모든 연료전지는 설계, 생산, 설치, 운영의 전주기의 안전성을 확보하고 있다.

△설계부문은 국제인증기준을 적용, 위험 ZERO를 지향 △검사 및 생산부문에서 소재 및 부품공급사실사 및 인증, 입고검사, 조립단계별 검사, 최종성능 및 안전성 검사 △설치 및 안전검사부문은 자체검사, 전기안전공사, 산업보전보검공단 등의 공사 시작 전·중·완료·정기검사 중이며 24시간 모니터링 및 원격 관제를 하고 있다.

또한 미국, 캐나다 등 안전관리 기준이 엄격한 국가에서 방폭 인증을 획득했으며 국제 및 국내 표준과 규격에 따라 설계, 생산, 설치, 운전 및 검사를 하고 있다.

특히 20년간 전세계 1,000MW규모의 연료전지가 사고없이 안정적으로 운전되고 있다.

■높은 단가·주민수용성 해결해야
국내에서 연료전지는 아직 경제성이 확보되지 않아 시장 확대에 어려움을 겪고 있다.

주택용과 건물용은 현재 자생적 시장을 확보하지 못하고 정부보조금지원 의무화제도 등 규제에 따른 시장을 형성 중이다.

현재 연료전지는 신재생에너지 중 발전단가 경쟁력이 부족하지만 보급이 활성화 된다면 설치비와 발전단가가 현저히 줄어 경제성을 가지게 될 것으로 기대된다.

수소경제 활성화 로드맵에 따르면 2022년 누적 1GW 보급 시 규모의 경제를 통한 단가절감이 가능하며 2040년에는 현재대비 설치비 35%, 발전단가 50% 수준 달성이 예상된다.

하지만 현재 발전용 연료전지는 주민 민원에 따른 연료전지 발전 보급사업 진행이 차질을 빚고 있다. 로드맵의 목표에 맞춰 보급되기 위해서는 단가 절감, 안전성 확보를 기반으로 한 국민수용성 제고도 반드시 필요하다.


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