[창간특집] 발전 6사, 탄소중립 실현 정책 집중
[창간특집] 발전 6사, 탄소중립 실현 정책 집중
  • 김병욱 기자
  • 승인 2021.09.13
  • 댓글 0
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수소·재생E 융복합사업 협력 강화한다
포항 연료전지사업 본격 진출
수전해기술 기반 그린수소 생산 나서
수소에너지 핵심 기술 확보 ‘박차’
수소 가스터빈 활성화 ‘앞장’
블루수소 생산기술 개발 ‘착수’
수소 혼소 연소기 등 기술 도입 추진

[투데이에너지 김병욱 기자] 정 부가 재생에너지 확산, 수소생태계 구축 등 탄소중립 실현을 위한 기틀마련에 올해 주요 정책을 집중할 방침이다. 올해 에너지분야 업무는 2050 탄소중립 실현을 위한 기틀을 다지는데 중점을 두고 재생에너지 확산, 수소산업 생태계 구축, 에너지전환 안착 등 올해 계획한 주요 정책을 차질 없이 추진해 나갈 계획이다. 범정부 ‘2050 탄소중립 추진전략’에 따른 분야별 전략의 일환으로 올해말까지 ‘에너지 탄소중립 혁신전략’ 수립을 추진할 계획이다. 이를 위한 주요 정책과제 발굴 및 논의를 위해 올 상반기 중 분야별 산·학·연 전문가로 워킹그룹을 구성하고 업계 의견수렴, 관계부처 협의, 에너지위원회 심의 등을 거쳐 수립을 추진해 나갈 계획이다. 
이에 발전 6사(한국수력원자력, 한국남동발전, 한국중부발전, 한국서부발전, 한국남부발전, 한국동서발전)의 2050 탄소중립 실현을 위해 2021년 상반기에 진행 및 추진한 수소산업, 연료전지사업 등에 대해 살펴봤다.
-편집자주

 

△한국수력원자력

한국수력원자력(사장 정재훈)은 전북도청에서 전라북도, 새만금개발청, 군산시, 전북테크노파크, 현대로템, 두산중공업 등 9개 기관과 ‘새만금 그린수소 생산 클러스터 구축’ 협력을 위한 업무협약(MOU)을 체결했다. 

협약을 통해 이들 기관은 새만금에서 생산되는 대규모 재생에너지를 활용해 수소를 생산, 저장, 운송 및 활용하기 위한 국내 최대 규모의 ‘그린수소 클러스터’ 구축에 협력하기로 했다. 
협약을 통해 참여기관들은 새만금 그린수소 생산 클러스터 예비타당성 조사 연구를 위한 상
호 협력을 강화하고 새만금 대규모 재생에너지산업과 연계한 일자리 창출, 연관 산업 육성 등 
수소 산업 발전에 시너지 효과를 낼 수 있을 것으로 기대된다. 

또한 한수원은 ‘한국판 뉴딜’정책에 발맞춰 경북도, 포항시, 영남에너지서비스, 포항테크노파크와 ‘포항연료전지발전 자체사업을 위한 업무협약(MOU)’을 체결했다. 

포항연료전지발전사업은 한수원이 사업비 약 1,000억원을 전액 투자하는 자체사업으로 포항 블루밸리 산단 내에 오는 2023년까지 건설하게 된다. 

한수원은 삼척시청에서 삼척시, 수소시범도시 인프라 기술개발 연구단과 수소산업 활성화를 위한 ‘수소 및 재생에너지 사업 협력 업무협약(MOU)’도 체결했다. 
이들 기관은 협약에 따라 △삼척시 수소시범도시 인프라 기술개발사업 △수소 및 에너지 융·복합사업 △수소 저장, 운송 및 이용 사업 △시, 도 및 국책사업 등의 협력사업 발굴 △수소 전문 인력 양성 및 교육 등에 협력하기로 했다.

또한 삼척시가 추진하는 다양한 수소 산업과 시너지를 낼 수 있도록 원전해제부지 내 수소·재생에너지를 활용한 RE100 관광·휴양복합단지 조성 등에도 적극 협력해 나가기로 했다.

한수원은 SK건설과 수소산업 활성화를 위한 ‘수소 및 재생에너지 융복합사업 협력 강화 업무협약(MOU)’을 체결했다.

이들 기관은 협약에 따라 △에너지자립형 및 RE100 사업 개발·추진 △수전해 기술(SOEC) 기반 그린수소 생산 실증·사업화 △연료전지(SOFC)기반 융복합사업 해외 진출 등에 협력하기로 했다.

이번 협약을 통해 한수원과 SK건설은 국내 최초 RE100 실증 시범사업 단지인 창원산단에 고효율의 신재생에너지를 공급하고 최적의 에너지관리시스템을 적용해 에너지 자급자족이 가능한 친환경·저탄소 산업단지로 구축·운영할 계획이다. 

한수원은 또한 ‘한수원형 그린뉴딜 종합계획’의 하나로 추진하는 ‘경주 수소연료전지 발전사업’은 약 20MW, 총사업비 약 1,000억원 규모로 2022년 1월 착공, 같은 해 12월 준공 예정이다. 

사업비 전액을 한수원이 직접 투자하는 방식이며 전력생산만을 목적으로 하는 기존 사업개발 방식에서 벗어나 지역사회와 함께할 수 있는 새로운 산학협력형 사업모델이다.

 

△한국남동발전

한국남동발전(사장 김회천)과 현대오일뱅크는 ‘신재생에너지사업 공동개발 협력을 위한 양해각서’를 지난 5월 10일 체결했으며 양 사는 수소연료전지를 활용한 신재생에너지 발전사업 공동 추진을 검토할 예정이다. 

현대오일뱅크는 수소를 생산해 공급하고 한국남동발전은 그동안 쌓아온 연료전지 발전소 운영 노하우를 제공함으로써 합작 발전 법인에서 전기를 생산할 계획이다.

합작 법인에서 생산하는 전기는 ‘수소발전의무화제도’에 따라 선정되는 의무 구매자에게 공급 및 판매할 예정이다. 

정부가 ‘신재생에너지공급의무화제도’에서 2022년부터는 수소발전의무화제도를 분리해 운영할 계획인 만큼 향후 확대될 수소연료전지 발전시장을 선점하겠다는 계획이다.

정부 계획에 따르면 2040년까지 국내 수소연료전지 발전용량은 현재 650MW의 약 12배 수준인 8GW로 늘어나며 연간 시장 규모는 약 7조원에 이를 전망이다.

남동발전은 지난 2006년 국내 발전회사 중 최초로 연료전지 발전을 도입했으며 태양광, 풍력, ESS 등 풍부한 신재생에너지사업 경험도 보유하고 있다. 재생에너지공급의무화제도는 2012년부터 설비용량 500MW 이상인 발전사업자에게 화력발전량의 일정 비율을 신재생에너지로 공급하도록 의무화하는 제도를 말한다.

또한 수소발전의무화제도는 2022년부터 수소경제 확대를 위해 전력시장에 수소연료전지로 생산한 전력의 일정량 구매를 의무화하는 제도를 말한다. 이어 남동발전은 한국과학기술연구원 청정신기술연구소와 기술자문 업무협약을 체결했다.

이번 협약은 정부의 탄소중립 2050 정책과 수소경제 활성화 로드맵 등 파리기후협약 이후 더욱 부각되고 있는 수소에너지분야에 대해 한국과학기술연구원(KIST)와의 기술자문을 통한 핵심기술 확보 및 상생협력을 위해 추진됐다. 

이에 따라 남동발전은 정부과제·사업 관련 진행 협조와 확보 가능한 연료전지 운전 정보 등을 제공할 예정이며 KIST는 수소·연료전지 기술력 향상을 위한 핵심기술 교육 및 기술적 자문 등을 제공할 예정이다. 

또한 두 기관은 이번협약을 통해 기술개발 방향 공유 및 정부과제 수행 등 국가 에너지정책에 선도적으로 대응해 공공기관 협업의 성공모델을 만들 수 있도록 함께 노력할 방침이다. 

한종희 KIST 청정신기술연구소장은 “기술개발 수행에 있어 개발연구소와 최종 수요자와의 소통은 성공적 기술개발을 위해 매우 중요하고 필수적인 요소”라며 “이번 협력은 향후 연료전지 기술개발에 있어 좋은 밑거름이 될 것”이라고 전했다. 

 

△한국중부발전

한국중부발전(사장 김호빈)은 ‘빛고을 수소연료전지 발전소 투자협약 및 착수식’을 통해 광주 하수처리장(서구 치평동) 유휴부지에 추진하는 12.32MW 연료전지 발전소의 본격적인 시작을 알렸다. 

연료전지발전은 수소와 산소를 반응시켜 환경친화적인 전기와 열(온수)이 동시에 생산되는 신재생에너지로써 이번 사업은 아파트단지 480세대 및 광주광역시청 등 주변지역 총 27개소 열 공급을 위해 사업을 추진하게 됐다. 

중부발전, SK가스, 두산건설, SK증권이 참여해 설립된 특수목적법인(SPC)인 빛고을에코에너지(주)의 연료전지발전소는 18개월간 건설이 진행돼 오는 2022년 8월 준공될 예정이다.

특히 LPG와 LNG연료 모두 사용할 수 있는 LPG-LNG DUAL MODEL의 국산 신기술 연료전지를 최초로 적용해 30년간 친환경 에너지를 만드는 발전소로 운영될 예정이다.

중부발전은 이번 사업을 통해 RPS제도를 적극적으로 이행하는 데 기여할 뿐만 아니라 친환경 에너지 사업을 통해 수소경제 활성화와 정부 그린뉴딜 정책 이행에 적극적으로 부응할 계획이다. 

또한 도심권역 친환경 연료전지 발전소를 통해 분산형 에너지 구축 및 광주시의 전력자립률 제고에 이바지해 광주형 AI-그린뉴딜 실현과 2045년 에너지 자립도시 달성을 목표로 한 광주시와의 파트너십을 기반으로 함께 발맞춰 나갈 방침이다.

중부발전은 두산중공업과 함께 2050 탄소 중립 목표를 달성하기 위해 ‘국내 수소가스터빈 활성화를 위한 업무협약’도 체결했다.

이번 협약에 따라 중부발전은 수소경제 활성화 위해 두산중공업이 국책과제로 개발하고 있는 수소혼소 연소기와 수소가스터빈 기술 도입을 추진하고 두산중공업은 수소가스터빈 기술 개발을 성공적으로 수행해 관련 부품 양산기술을 확보할 계획이며 관련 기술을 활용한 연계사업 추진을 위해 상호 협력할 예정이다. 

수소를 연료로 사용하는 가스복합발전소는 기존 LNG 가스복합발전소에 비해 오염물질 배출이 적다. 한국기계연구원에 따르면 LNG발전소에 비해 수소혼소 30%시에는 10.4%, 수소혼소 50%시에는 21.4%의 CO₂배출을 감축할 수 있으며 수소 전소시에는 탄소배출이 전혀 없다. 

현재 탄소중립을 위한 해결책의 하나로 수소가 크게 주목받고 있으며 미국, 독일, 일본 등 주요 선진국 기업들도 각국 정책과 연계해 수소가스터빈 사업화에 적극 나서고 있는 상황이다. 

김호빈 중부발전 사장은 “탄소중립 목표 달성을 위해서는 발전분야에서의 수소연료 전환이 필수적이며 이번 협약을 계기로 국내 기술 기반의 수소 가스터빈 활성화에 기여하고 수소경제로의 전환에 전기가 마련되기를 기대한다”라고 밝혔다.

 

△한국서부발전

한국서부발전(사장 박형덕)은 경상남도(도지사 김경수), 거제시(시장 변광용), 경남에너지(대표 정회)와 도시가스 미공급지역에 연료전지를 공동 개발하는 업무협약을 체결했다.

이번 협약은 거제시 연초면 내 도시가스 미공급지역에 10MW급 연료전지 발전설비를 건설하고 인근 675가구에 도시가스를 공급하는 것을 골자로 하고 있다. 또한 서부발전은 한국전력과 가스발전 및 분산전원 확대 에너지전환 대응을 위해 ‘3MW 매체순환연소 증기생산 기술개발’을 착수했다.

한국전력과 서부발전은 오는 2023년 3MW 매체순환연소 시범 플랜트를 울산에 구축할 계획이며 세계 최초로 증기생산 실증운전을 통해 2025년까지 상용급 매체순환연소 발전시스템 설계를 완료하고 분산전원급 발전설비를 실증할 계획이다. 

특히 서부발전은 낮은 비용으로 그린수소를 생산하는 수전해기술 개발에 나섰다.

서부발전과 한국에너지기술연구원은 ‘그린수소 경제성 확보를 위한 수전해기술 연구개발’ 착수회의를 열었다. 수전해기술은 전기로 물을 분해해 수소를 얻는 기술이다. 이때 화석연료 대신 풍력이나 태양광 등 재생에너지로 만들어진 전기를 활용하면 온실가스 배출이 없는 ‘그린수소’ 생산이 가능하다. 

이에 서부발전과 에기연은 경제성 확보를 위해 ESS 없이 재생에너지원을 직접 수전해설비와 연계하는 기술을 개발하기로 했다. 

또한 서부발전은 화성시(시장 서철모), 삼천리(대표 유재권)와 ‘화성 양감 연료전지 발전사업’ 추진을 위한 업무협약도 체결했다.

구체적인 협약내용은 경기 화성시 양감면 송산리 일대에 총 80MW 규모의 연료전지발전소를 건설하는 것이다. 오는 2022년 3월 착공해 2024년에 준공될 예정이다. 화성 양감 연료전지가 완공되면 단일 부지로는 세계 최대 규모의 연료전지 발전소가 될 전망이다. 화성양감 연료전지는 연간 약 66만MWh의 전력을 생산할 것으로 예상되며 이는 18만5,000가구가 사용할 수 있다. 

서부발전이 국내 최초로 온실가스를 획기적으로 줄이는 ‘수소 혼소’ 발전기술 실증에 나선다.

서부발전은 수소혼소 발전기술을 보유한 한화종합화학(대표 박흥권)과 수소경제 활성화의 일환으로 ‘수소 혼소 발전사업’ 업무협약을 체결했다.

이번 수소 혼소 가스터빈 개발추진으로 오는 2040년까지 수소연료를 100% 태우는 수소 전소 가스터빈을 상용화하겠다는 정부의 계획을 5년 정도 앞당길 수 있을 것으로 전망된다.

이와 함께 서부발전은 깨끗하고 안정적인 수소에너지 기술을 확보하고자 석유 코크스를 활용한 블루수소 생산기술 개발에 착수했다.

서부발전은 최근 국토교통부 산하 국토교통과학기술진흥원 및 고등기술연구원 등과 함께 오는 2025년까지 ‘석유코크스 활용 수소생산 실용화 기술’을 개발하기로 하고 수소기술 국산화를 통해 해외시장 진출에 나설 계획이다.

블루수소 생산을 위해 서부발전은 핵심 단위공정 기술인 합성가스 고도정제 기술과 수성가스전환 공정기술 개발에 착수했우며 실증플랜트 운영을 통한 트랙레코드(track-record)를 확보할 수 있도록 기술개발 전략을 수립했다.

 

△한국남부발전

한국남부발전(사장 이승우)과 한국생산기술연구원은 ‘탄소중립과 산업안전 선도를 위한 업무협약’을 체결했다. 양 기관은 협약에 따라 △수소 융복합 발전기술 개발 및 실증사업 발굴, 공동수행 △중대재해 예방을 위한 융복합 로봇 기술개발 및 사업화 지원 △관련분야 기술교류 및 자문 등에 상호협력하기로 했다.

양 기관은 기술교류를 통해 저탄소 친환경 발전기술, 중대산업재해 예방을 위한 고위험개소 원격감시 로봇 등 탄소중립과 산업안전을 위한 연구개발에 본격적으로 나설 계획이다.

또한 남부발전은 스마트팜에 수소연료전지를 접목해 농촌지역과의 상생협력을 통한 신사업모델 창출에 앞장선다.

남부발전은 한전KPS, 네오마루, 신한자산운용, 아이티에너지와 ‘나주 혁신산단 연료전지 발전사업’ 공동개발을 위한 업무협약(MOU)을 체결했다.

이 사업은 전남 나주시 동수동 일대 혁신 산업단지 내 30MW 규모의 연료전지 발전소를 건설하는 것으로 총 사업비는 1,630억원이며 오는 2022년 하반기에 착공해 2024년 상반기부터 본격적으로 운영할 계획이다. 

특히 이번 사업은 인근의 스마트팜 조성 예정단지와 연계해 농촌지역과의 상생협력 및 그린뉴딜 확산에 크게 기여할 것으로 전망된다. 이와 함께 남부발전은 중소기업과 협력해 탄소중립 및 기후변화 대응을 위한 냉매 재활용사업이 본격 궤도에 올랐다.

남부발전은 최근 환경부로부터 (주)오운알투텍과 손잡고 추진한 ‘냉매 재활용 온실가스 감축사업’이 최종 승인받아 본격적인 사업추진에 돌입했다.

이번 환경부로부터 승인받은 냉매 재활용 온실가스 감축사업은 냉방 장비 등에 보충 후 폐기되는 일회용 냉매 용기 안의 잔여 냉매를 회수, 재생 후 재판매를 통해 온실가스를 감축하는 사업이다.

남부발전과 오운알투텍은 이번 사업을 통해 최대 연간 4만톤 이상의 안정적인 온실가스 배출권 확보와 연 12억원 이상 수익 및 양질의 일자리 창출이 가능해질 전망이며 연간 10만개 이상의 일회용 냉매 용기 회수를 목표로 냉매 재활용사업을 본격적으로 추진할 계획이다. 

남부발전은 이에 그치지 않고 사용량이 증가하는 신규 냉매(HFC-410a) 추가, 감축 실적 인정량 상향, 냉매 회수처 추가 확보 등 노력으로 기후변화 대응 및 온실가스 감축을 위해 사업 규모를 연 30~50만톤(CO₂ 기준) 이상으로 더욱 확대해 나갈 계획이다.

 

△한국동서발전

한국동서발전(사장 김영문)은 울산발전본부에 설치한 1MWh급 흐름 전지 실증설비가 국내 최초로 상업운전을 개시했다. 동서발전은 (주)에이치투(대표 한신)와 함께 ‘화재 위험이 없는 바나듐 레독스 흐름전지(VRFB) 제어시스템’ 연구개발을 추진하고 있다. 바나듐 레독스 흐름전지는 물 성분의 수계 전해질을 사용해 화재 위험성이 없으며 리튬이온 전지 대비 수명이 2배 이상인 차세대 배터리다. 

동서발전은 향후 실증설비 운전데이터를 바탕으로 최적 제어 시스템 소프트웨어를 개선해 세계 최고 수준의 운영기술을 확보할 계획이다. 

또한 동서발전은 세계 최초로 ‘수소전기차’ 기술을 기반으로 한 발전용 수소연료전지 실증설비를 준공했다. 

동서발전은 현대자동차, 덕양과 함께 ‘1MW급 발전용 고분자전해질 수소연료전지시스템’ 준공식을 비대면으로 개최했다. 

동서발전은 연료전지 국산화율을 99% 수준으로 끌어올리고 최적의 운영 기술을 개발하기 위해 현대자동차, 덕양과 2019년 ‘수소연료전지 발전 시범사업 협약’을 체결하고 울산발전본부 내에 1MW급 실증설비를 설치했다.

이번에 준공된 수소연료전지시스템은 현대자동차의 수소전기차 기술을 활용한 국내 순수 독자기술로 개발됐으며 울산 지역 중소기업인 덕양이 지역 석유화학단지에서 생산된 부생수소를 수소 배관망을 통해 공급한다.

동서발전은 이번 실증설비 준공을 기점으로 향후 약 2년 동안 송전망과 연계해 각종 성능 테스트를 수행하고 오는 2022년까지 국산화 실증을 완료할 계획이다. 동서발전은 수소도시 울산과 함께 친환경 연료전지 발전소 확대, 수소 원천기술 개발 등 수소경제 활성화에 본격 나서고 있다.

동서발전은 제2회 울산 수소산업의 날을 맞아 울산시와 협업하고 있는 수소산업 연구개발(R&D)·실증사업 현황과 향후 계획을 밝혔다.

동서발전은 정부의 수소경제 활성화 로드맵에 발맞춰 오는 2030년까지 5조8,000억원을 투자해 연료전지 설비용량을 1GW로 확대하는 내용의 ‘동서발전형(形) 수소산업 중장기 로드맵’을 수립했다. 

그 일환으로 현대차, 덕양과 함께 넥쏘 수소전기차 기술 기반의 수소연료전지 상용화를 추진하고 있다. 오는 2022년까지 울산발전본부에 설치된 1MW급 발전용 수소연료전지에서 실증사업을 진행한다.
 
오는 2022년 5월까지 울산과학기술원(UNIST)과 공동으로 발전소 배기가스 속 이산화탄소를 활용한 수소발전 원천기술을 개발할 예정이다. 

또한 25만 가구가 쓸 전력을 생산할 수 있는 수소연료전지 발전소 건설을 추진하고 있다. 올해 준공을 앞둔 20MW급 대원연료전지(울산 북구 소재)를 필두로 향후 설비를 단계적으로 늘려 100MW급 규모로 확대할 계획이다.

도심재생형 연료전지 사업, 이익공유 사업을 지속적으로 추진하고 오는 2026년 수소혼소 가스터빈 실증사업을 통해 발전설비 국산화에 기여할 예정이다.


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