수소연료전지, ‘열병합 발전 ’에 최적

[에너지신문] “수소연료전지를 유럽이나 미국처럼 에너지효율성이 다른 사용기기보다 좋은 열병합발전용으로 특화해 지원하는 제도를 마련해야 한다.”

수소연료전지를 ‘분산전원 열병합 발전용’으로 기술 개발, 특화시켜 상용화 한다는 주장을 관련 전문가들이 제기했다.

13일 한국과학기술회관에서 열린 ‘발전용 연료전지 쟁점과 과제 토론회’에서는 발전용 연료전지에 실효성 있는 정책제언 및 현 제도의 문제점을 개선하기 위한 다양한 견해를 확인할 수 있는 자리였다.

이날 토론회에는 이해원 한국과학기술연구원 책임연구원이 ‘발전용 연료전지 오해와 진실 그리고 정책제언’, 이성호 세종대학교 기후변화센터 연구위원은 ‘발전용 연료전지 보급의 문제점과 정책개선’을 주제로 발표했다.

■ 데이터센터 블랙아웃 백업대비 수소연료전지 확대 필요

먼저 이해원 책임연구원은 글로벌 에너지 동향에 대해 “에너지에서 발생되는 온실가스 감축을 위해 효율성 향상을 고려한 재생에너지 확대가 필요하다. 특히 전력에너지 기반분야에서는 수소연료전지 재생에너지를 확대해 전체 에너지 분야를 스플리트 형태로 확장해야 한다”고 말했다.

수소생산경로 시스템에 대해 이 책임연구원은 “단기간 소규모 재생전략기반은 ‘수전해’ 방식으로 수소생산 경로를 설정할 수 있다. 그러나 장기간 대규모 재생전략기반에 해당되는 전기자동차 대량생산 국면으로 치닫게 되면 ‘이산화탄소 포집 및 저장방식’인 'CCS(Carbon Capture Storage)' 기술을 연계시켜야 한다”고 주장했다.

또한 수소연료전지 보급정책 동향에 대해서는 “미국의 전력 그리디는 99.97%의 신뢰성을 갖고 있지만, 무려 0.03%의 불확실성이 엄청난 비용을 발생시킨다”면서 “미국에너지국(DOE)에 따르면, 대규모 자연재해로 인한 블랙아웃 정전사태의 경험이 연료전지를 통한 대규모 데이터 센터의 비상전원 중요성을 깨달으면서 고신뢰성 연료전지 백업파워 보급정책의 심혈을 기울이고 있다”고 설명했다.

아울러 “미국의 SGIP(자가발전 인센티브 제도)는 수차례 대규모 순환정전을 경험한 캘리포니아주가 ‘피크부하’를 저감하기 위해 자가발전에 강력한 인센티브를 제공하고 지난 18년 동안 온실가스 배출량, 오염물질 배출량, 그리고 에너지 효율 등의 기준을 도입해 지속적인 보완을 해오고 있다.

이외에도 “일본에 경우 에너지 다변화 확산을 위해 마련한 ‘에너팜 제도’는 한국에 60배에 육박하는 과감한 보급정책을 바탕으로 친환경 에너지산업의 연평균 47%의 성장률을 유지하고 있다”면서 “우리나라와 일본의 연료전지 보급정책 중 배워야 할 점은 ‘연평균성장률’로써, 3.5배 차이가 나는 실정”이라고 지적했다.

아울러 “기존에 전력그리드는 적정성만을 고려했지만 신재생 에너지 보급 확대에 따라 적정성과 유연성을 동시에 고려해야 한다”면서 전력그리드와 에너지다변화 간 인프라 연계의 중요성을 강조했다.

수소연료전지 보급규모와 시장동향에 대해 이 책임연구원은 “글로벌 연료전지 보급규모는 2016년 600MW, 시장규모로는 2조원으로 추산하고 있으며, 태양광 시장규모보다 50배정도 낮다. 특히 2000년대 초반 세계경제위기를 겪으면서 국가별 연료전지 인프라산업에 투자를 높이기 시작했다”면서 “이 시기부터 점차적으로 태양광 대비 연료전지의 학습률이 상승하면서 가격이 저감되기 시작했으나, 아직까지 연료전지 에너지산업은 태양광 에너지산업보다 약 10년 정도 뒤쳐진다”고 말했다.

또한 “유럽의 경우 온실가스 감축을 위해 적극적인 신재생에너지 보급정책을 위해 '설비투자강도(capital intensity)'를 높임으로써 1tCO₂ 당 약 60유로 정도로 비용을 절감하고 있다”며 유럽의 적극적인 온실가스 감축 의지를 반영했다.

■ 신재생에너지법, 신에너지 없애고 재생에너지로 정리해야

두번째 발제를 맡은 이성호 세종대학교 기후변화센터 연구위원은 수소 연료전지 정책 제안에 대해 “문재인 정부의 ‘3020 재생에너지’ 정책은 아직까지는 현실성이 없다. 차라리 ‘3015 재생에너지’ 정책으로 개명해 2030년까지 신재생에너지 비중을 15%로 만들자라는 것이 더 현실성이 있다”고 강조했다.

또한 “재생에너지 개념 정리를 다시 점검할 필요가 있다. 수소, 연료전지는 에너지가 아니며, 석탄 가스복합발전(IGCC)는 석탄 이용 기술이므로 재생에너지와 같은 개념으로 사용할 수 없다”면서 “신재생에너지법을 개정해 신에너지를 없애고, 재생에너지법으로 정리해야한다”고 주장했다.

이어 “신재생에너지법이 재생에너지법으로 개정되면 신재생공급의무화(RPS) 적용 대상에서 연료전지는 재생에너지 수소 이용에 대해 가중치를 부여해야 한다”면서 “특히 수소를 사용하는 대규모 연료전지 발전은 가스복합화력보다 에너지효율성이 떨어지므로 지원을 중단하고, 에너지효율성이 높은 분산형 열병합발전 용도에 맞게 지원하는 방향으로 전환이 필요하다”고 강조했다.

아울러 자동차와 에너지와의 지원책에 대해 “연료전지차보다 전기차의 에너지효율성이 좋으므로 전기차를 우선 지원해야 한다"고 말했다.

한편 지난해 기준 국내 국내 연료전지는 수송용 545대, 건물용 3MW, 발전용 218MW가 설치됐다.

발제를 마치고 이어진 토론은 윤형기 녹색에너지전략연구소 이사장을 좌장으로 신재생에너지 전문가들이 패널로 참여, 토론의 장을 펼쳤다. 이날 토론에 참여한 전문가들의 주장을 정리해봤다.

열병합발전용 효율성은 높으나 미세먼지 저감도 고려해야

연료전지정책 공공성, 투명성, 신뢰성 검증 등 확보 필요

▲ 문상진 두산 퓨어셀 본부장

연료전지산업서 중요한 부분은 ‘전력망 구성(마이크로 그리드 등)’,‘이산화탄소 배출량과의 관계인 효율’을 고려해야 한다.

GE 50MW 가스터빈 발전기와 연료전지를 비교했을 때 연료전지의 효율이 50% 떨어진다. 그러나 대용량인 100MW급에서는 상황이 달라져 분산전원 연료전지 열병합발전용의 효율성은 역전된다.

대표적으로 부산해운대 그린아파트는 30MW급의 전기와 열을 이용해 친환경에너지 효율을 높여 청청 에너지 솔루션으로 각광받고 있다. 마찬가지로 덴마크의 그린하우스에 경우, 식물의 성장을 위해 전기와 열을 이용해 이산화탄소(CO₂)를 회수하고 있다.

▲ 이지언 환경운동연합 팀장

정부는 신재생에너지 정책을 국민의 세금을 낭비하지 않기 위해 공공성, 투명성, 우선순위, 신뢰성 검증 등을 바탕으로 해당 정책을 강구해야 한다.

특히 발제를 들으면서 느꼈던 점은 분산형 소규모 열병합발전용 에너지 산업을 구체적으로 어떻게 마련할 것인지가 관건이다.

▲ 이임학 서울시립대 연구교수

연료전지산업 발전을 위해서는 물론 경제성, 안전성을 통한 기술상용화도 중요하다. 하지만 30년 가까이 대기오염 연구를 해온 저로써 미세먼지 저감의 비중을 고려하는 것도 또 다른 측면해서 중요하다고 생각한다.

일반적으로 LNG발전소는 질소산화물(NOx), 분진 등에 공해물질이 거의 발생되지 않는다라고 알고 있지만, 여러 국내외 연구를 살펴보면 나노 단위의 미세한 입자를 가진 공해물질이 발생되고 있다.

따라서 정부는 열에너지를 사용할 때 미세먼지가 최대한 배출되지 않을 수 있는 타당성 조사라던지 가이드라인을 만들어야 한다.