[매일경제] 장 단기 연료전지 발전 과정

 

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수소로 전지 만들어 가정에 연료공급

GS퓨얼셀 1㎾급 연료전지 상용화, 전지값 낮추기 위한 정부보조 시급

◆신재생에너지 현장을 가다 2부 ③ / 연료전지◆

서울 강동구 성내동에 위치한 GS퓨얼셀 수소연료전지연구소. 1㎾급 가정용 연료전지를 상용화하기 위한 연구가 한창이다. 이곳 연구실에 놓인 천연가스 개질기가 가스를 촉매 반응시켜 자동으로 수소를 만들어 내고 있었다. 추출한 수소가 전해질이 함유된 얇은 섬유판을 통과하자 화학반응이 일어나며 0.6~0.8V의 전압이 생겼다. 여기선 얇은 금속에 둘러싸인 섬유판 하나를 '단위전지'라 부른다. 이를 원하는 전압에 맞게 쌓아올리면 '연료전지스택'이 완성된다. 보통 가정용으로는 단위전지를 수십 장 쌓아 30V 정도의 연료전지스택을 만들고 이를 변압기를 통해 220V로 변환시켜 사용하게 된다. GS퓨얼셀은 GS칼텍스의 자회사로 2000년 11월 성내동에 연구실을 설치했다. GS퓨얼셀은 2003년 9월 국내 최초로 1㎾급 주택용 연료전지 개발에 성공한 이후 실증기간을 거쳐 작년 9월 한국가스공사가 주관하는 연료전지 모니터링 사업에 참가하고 있다. 정부는 연료전지 모니터링 사업 첫해인 2006년 가정용 연료전지 40대를 도시가스회사의 사업장에 시범 보급하고 작년에는 총 70대를 지방자치단체 등에 확대 보급했다. 가스공사는 올해 추가로 100대를 일반 가정에 시범 설치한다는 방침이다. 실제 가정에서 연료전지를 구동시켜 보고 앞으로 보급이 확대됐을 때 발생할 수 있는 문제점에 대해 사전 검토한다는 것이다. 홍성호 가스공사 수석연구원은 "모니터링 사업을 통해 연료전지 시스템의 내구성과 신뢰성을 검증하는 것"이라며 "매년 실증사업 규모를 키우고 연차별 평가를 통해 다음해 사업규모를 결정하겠다"고 말했다. GS퓨얼셀 연구원이옥상에 설치된 연료전지세트를점검하고 있다. 수소연료전지가 특히 가정에 설치됐을 때의 장점에 대해 배준강 GS퓨얼셀 사장은 "발전의 패러다임이 바뀌고 있기 때문"이라고 설명한다. 종래 발전이 원자력ㆍ석유ㆍ가스 등을 이용해 대형 터빈을 돌려 생산된 전력을 각 가정에 공급하는 방식이었다면 이제는 전기가 필요한 곳에서 전기를 스스로 만들어 쓰는 '분산형' 발전 시스템으로 이동하고 있다는 것이다. 배 사장은 "대규모 전력을 생산해 가정에 공급하는 것은 효율이 떨어질 뿐더러 송전시 손실도 크다"며 "가정용 연료전지의 보급확대가 발전 방식 자체를 변화시킬 잠재력이 있다"고 평가했다. 연료전지의 가장 큰 장점이라면 역시 효율성이다. 배 사장은 "동일한 천연가스를 LNG발전소에 투입하는 것보다 연료전지에 투입할 때 3배 정도 효율이 증가한다"고 말했다. 그는 "연료전지를 이용하면 같은 에너지를 내기 위해 소모하는 연료량을 줄일 수 있어 이산화탄소 감축이라는 부수효과도 누릴 수 있다"고 덧붙였다. 연료전지는 활용 가능성이 다양하다는 장점도 있다. 이미 연료전지스택이 탑재된 수소자동차의 1차개발이 완료된 것은 물론 포스코파워와 한국전력이 공동으로 연료전지발전소를 건립하는 등 발전용으로도 활용이 가능하다. 게다가 삼성, LG, 도시바 등에서는 휴대용 연료전지 연구개발까지 나선 상태다. 연료전지는 화석연료로부터 수소를 추출하는 개질기와 이를 통해 전기를 만드는 전해질 시설로 이루어져 넓은 용지를 요하지 않는다는 점도 경쟁력이 있다. 실제 GS퓨얼셀 연구소에 시범 전시된 가정용 연료전지 설치를 위해 필요한 용지는 3.3㎡(1평) 남짓에 불과하다. 현재 GS퓨얼셀은 1㎾급 연료전지를 생산하기 위한 모든 기반시설을 갖춘 상태다. 문제는 1㎾급 연료전지 하나당 6000만~7000만원이 든다는 것. 가격을 어떻게 낮추느냐가 관건이다. 건물용 연료전지가 상용화되려면 한 가정에 하나씩 설치돼야 하는데 지나치게 높은 가격이다. 대량 생산시설을 갖추지 못해 모든 것을 수작업에 의존해야 하는 점이 단가가 높은 이유다. 배 사장은 "가격을 내리기 위해서는 정부의 적극적인 지원이 뒷받침돼야 한다"고 말했다. 그는 정부의 설치보조금을 통해 보급 확대를 시도할 수 있다고 주장했다. 배 사장은 "정부가 적극적으로 시장 조성에 앞장서야 기업에서 대량 생산을 위한 투자를 단행할 수 있다"고 말했다. 배 사장은 일본의 앞선 기술력에 의해 국내시장이 잠식될 것에 대해 우려하고 있다. 그는 "일찍부터 기술개발에 나선 일본은 그동안 1000억엔 이상의 보조금을 지급하며 올해까지 누적으로 3000대 이상을 보급할 것으로 전망된다"며 "그 결과 가정용 연료전지의 단가가 원화로 환산할 때 1000만원대 초반까지 떨어졌다"고 말했다. 한국은 기술개발도 중요하지만 일단 시장을 조성하기 위해서는 정부의 전폭적인 재정지원이 필요하다는 것이다. 서울 강동구 성내동에 위치한 GS퓨얼셀 회의실에서 배준강 GS퓨얼셀 대표(가운데)를 비롯한 임직원들이 완성된 연료전지스택의 개선점을 찾기 위해 논의하고 있다. 홍성안 한국과학기술연구원 수소연료전지사업단장은 연료전지 가격이 1000만원대 이하로 떨어지면 초기 투자비를 5~6년 내에 회수할 수 있을 것으로 전망하고 있다. 홍 단장은 "2010년까지 모니터링 사업을 완료하고 2015년까지 10만대 보급사업을 완료하는 것이 정부의 계획"이라고 말했다. 홍 단장은 "연료전지 상용화가 아직 먼 나라 얘기로 생각하는 일부 사람들의 인식이 문제"라며 "수소는 무궁무진하게 얻을 수 있기 때문에 화석에너지를 대체할 수 있는 유일한 수단"이라고 강조했다. 그러나 연료전지에 대해 비판적으로 보는 견해도 있다. 아직까지 수소를 값싸게 얻기 위해서는 화석연료에서 수소를 추출하는 방법밖에 없는데 화석연료로 발전하는 기존방식과 효율을 제외하고 크게 차이가 없다는 것이다. 이에 대해 배 사장은 "매립지에서 추출하는 메탄가스 등에서도 얼마든지 수소 추출이 가능하다"며 "장기적으로는 풍력ㆍ태양광 등 신재생에너지를 통해 물을 전기분해하는 방식으로도 수소를 얻을 수 있다"고 강조했다. 그는 "기술발전에 따라 수소를 값싸게 얻을 방법은 무궁무진하다"며 "수소를 활용할 수 있는 인프라스트럭처를 구축하는 데 주력해야 한다"고 덧붙였다. ■ 연료전지란 수소와 산소가 갖고 있는 화학에너지를 전기화학 반응에 의해 전기에너지로 변환시키는 장치를 말한다. 연료극(anode)을 통해 공급된 수소가 전해질을 통과하면서 전자를 잃고 전자가 전선을 통해 이동하면서 전기를 생성한다. 전자를 잃은 수소이온은 공기극(cathode)을 통해 공급된 산소와 만나 물을 생성하며 열을 발생시킨다. 연료전지의 장점은 물이 부산물로 나오므로 친환경적이라는 것. 소음이 없고 효율이 높은 것도 특징. 또 발전시 나오는 열을 추가적으로 활용할 수 있다는 장점도 있다. [홍장원 기자] • 태양광발전, 한번 투자로 20년 운영…수출도 기대 • 닛산의 연료전지차, 레이싱카로 변신 • 네오쏠라, "올 12월에 DSLR용 연료전지 출시하겠다" • 車 연료전지 연구경쟁 불붙었다 • 삼성물산, 수소 연료전지사업 진출 [ⓒ 매일경제 & mk.co.kr, 무단전재 및 재배포 금지] 2008.07.31 04:05:04 입력

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