[양태현]미래산업 이끌 청정에너지 '연료전지'

[사이언스 칼럼]양태현 한국에너지기술연구원 수소연료전지연구단장

▲ 양태현 한국에너지기술연구원 수소연료전지연구단장

2006년부터 국내에서도 가정용 연료전지, 연료전지 자동차 보급사업이 정부의 지원하에 가스공사, 현대자동차 주도로 시작되었다. 연료전지는 수소와 산소를 이용하여 열과 전기를 발생시키며 물을 배출시키는 친환경 발전 제품이다.

자동차의 배기가스가 물 뿐인 연료전지자동차, 도시가스를 이용하여 가정, 상업용 건물에서 열병합 발전이 가능한 연료전지는 고효율, 배출이 낮은 청정에너지 시스템으로 미래 성장동력산업의 주역으로 기대되고 있다.

국내외에서 신재생에너지의 보급 확대, 자동차 배기가스 규제, 에너지 자립화로 인해 연료전지의 도입이 점차 확산되고 있다.

특히 삭감의 유효한 방법으로 발전용 연료전지를 도입하려는 시도가 증가되며 시장이 확대될 것으로 예측하고 있다. 선진국 중 일본은 2009년 세계최초로 가정용 연료전지 상용제품을 출시해 2011년 까지 약 2만8000대를 보급해 기술을 선도하고 있다. 특히 규슈지역에서는 중앙정부와 지방정부가 협력해 수소타운, 수소하이웨이를 설치하는 대규모 프로젝트가 진행되고 있으며 수소 및 연료전지의 신뢰성 확보, 안전성, 편리성 등 다양한 검토를 하고 있다.

미국에서는 연료전지 자동차 기술 개발과 수소인프라 구축에 투자를 집중하고 있다. 전 세계 수소인프라의 50%가 미국에 설치되어 있으며 유럽이 뒤를 따르고 있다. 이와 병행하여 연료전지 지게차, 백업전원, 분산발전, UPS 등 다양한 시장 개척에 투자하고 있다.

국내에서는 지경부의 신재생에너지 개발 사업 지원을 통하여 연료전지 기업이 탄생하였으며 선진국과의 기술격차를 줄일 수 있었다. 연료전지 시스템, 연료전지 자동차 기술은 동등한 상태까지 도달했으나 아직 부품, 소재 국산화, 제품 가격 경쟁력은 몇 년 뒤처진 상황이다. 어려운 상황에도 가정용연료전지가 약 350대가 보급되었으며, 연료전지자동차 약 100대가 주행중이다. 발전용 연료전지의 경우 50.5 가 보급되어 안정적으로 가동중이다. 연료전지 출하용량규모에서 미국과 세계 1, 2위를 다투고 있다.

정부에서는 그린홈 보급사업, RPS 제도, 공공건물 신재생에너지 사용 의무화 제도, 그린카 보급사업을 통하여 신재생에너지 보급을 독려하고 있다. 연료전지는 평균 95% 이상의 가동률을 보이며 좁은 면적에서 고효율, 고출력 발전이 가능한 장점을 가지고 있다.

또한 도시가스 외에 부생수소, 바이오가스, 매립지 가스 등 다양한 연료의 사용이 가능하다. 음식물 쓰레기 처리중에 나오는 바이오가스를 이용한 연료전지 발전, 매립지 가스를 정제하여 연료전지자동차 및 건물용 연료전지 연료로 사용하고 있다.

에너지의 수입의존도를 낮추고 배출을 억제하는 효과적인 방법이라 할 수 있다. 200만 ㎾급 발전 가능한 부생수소가 국내 석유화학공장, 발전소 운영 시 발생된다. 지경부에서는 연료전지의 보급을 확대하기 위하여 부생수소를 활용한 수소타운조성 사업 지원을 공고했다. 이런 대규모 시범 사업을 통하여 실제 환경에서의 기술 검증, 국산화 향상, 가격 저감 기술 확보가 가능하다. 건물용 연료전지, 연료전지 열병합발전소, 연료전지 버스 및 승용차, 수소충전소등이 패키지화된 시범단지를 구축하는 것도 연료전지 상용화를 촉진시킬 수 있는 방안이다.

연료전지산업은 자동차 산업에 비유될 정도로 타 산업에의 파급효과가 크며 고용창출 효과도 크다. 휴대용, 수송용, 건물용, 선박용 등 다양한 시장이 존재하고 있다. 후지경제에서는 2025년 연료전지 세계시장 규모를 66조원으로 예측하고 있다. 연료전지 첨단 기술 확보를 위하여 산학연 기술 개발 협력과 시장 확보를 위한 정부의 지원이 필수적이다.

정부의 지원이 본격화된 10년동안의 기술발전 추이를 보면 높은 가격이 낮아지게 되며 국산화율도 급격히 높아지고 있다. 2020년이면 국내 업계가 세계 연료전지 시장을 주도하게 될 것으로 확신한다.