포스코파워, 현재 16개지역 40MW 설치

 

연산 100MW 연료전지 완제품 자체 생산

2013년 10kW, 2015년 25kW SOFC 출시

연료전지 본고장, 미국 시장 진출도 계획


▲ 대구에 설치된 5.6MW(세계최대)의 포스코 퓨얼셀13호기.
■ 포스코파워 연료전지사업

포스코파워는 POSCO패밀리社로 세계에서 가장 앞선 상용화 연료전지 발전시스템인 용융탄산염 연료전지(MCFC)를 생산, R&D, 판매, 서비스하고 있는 에너지 전문기업이다.

2000년대 초반부터 국책과제를 통해 연료전지 기술개발에 착수했으며, 2007년 2월 본격적인 사업추진에 나섰다.

2세대인 MCFC(용융탄산염 연료전지)의 경우, 기술제휴를 통한 조속한 국산화를 추진 중이며, 선박용, 무정전백업용(비상전원용), 건물용 등 시장별 맞춤 제품을 개발하고 있다.

차세대 기술인 SOFC(고체산화물 연료전지)는 자체적으로 독자기술개발 중으로 조기 상용화를 목표로 하고 있다.

2008년 9월, MCFC BOP(연료공급기 및 전력변환기) 제조공장을 준공하고, 순수국산기술로 만든 BOP를 탑재한 제품의 양산을 시작했다.더불어 통합서비스센터(KTAC, Korea Technical Assistant Center)를 구축해 설치시공 및 서비스의 자체 역량을 확보했다.

KTAC에서는 다년간의 설치, 운영 노하우를 보유한 서비스인력이LTSA(Long Term Service Agreement, 장기서비스계약)를 통해 제품가동률 보장, 1년365일 원격모니터링, 24시간 이내 현장방문 조치 등 고객맞춤형 서비스를 제공한다.

2011년 3월에는 핵심설비인 Stack(발전기) 제조공장을 준공해 기존에 구축한 BOP 제조공장과 더불어, 연산 100MW 규모의 연료전지 완제품을 자체 생산할 수 있는 대량생산체제를 갖췄다. 이로써 해외 의존도에서 탈피, 독자 사업기반을 구축하게 됐으며 원가 절감 및 납기 단축이 가능하게 됐다.

또한 국산화 진전으로 부품 소재기업 육성과 고용 창출도 기대할 수 있게 됐다. 발전용 연료전지는 1대당 부품수가 4200여 개에 달하는, 다수 부품소재기업이 참여하는 복합산업으로서 고용파급 효과가 매우 크다.

국산화와 함께 포스코파워가 과감히 투자하는 분야는 기술개발이다.

포항에 건립한 기술연구소에서는 건물용, 비상발전용, 대용량, 선박용 등 시장별 맞춤 제품을 개발 중이다.  100kW건물용과 비상발전용은 2011년, 13MW 대용량은 2013년, 선박용 연료전지는 2015년에 출시될 계획이다.

또한 포스코의 전문연구기관인 RIST(포항산업과학연구원)과 함께 효율, 경제성, 수명, 크기 등에서 획기적인 향상을 도모할 수 있는 차세대 기술인 SOFC의 개발에 한창이다. 건물에 도입할 수 있는 10kW SOFC를 2013년, 25kW SOFC를 2015년에 각각 출시할 계획이다.

시장개척에도 주력하고 있다.

포스코파워는 올해까지 서울, 부산, 대구, 인천, 전주, 포항 등 도심지를 포함한 16개 지역에 40MW 규모의 연료전지를 설치했다.

아울러 지난 4월 경기도, 화성市, 한수원, 그리고 삼천리와 함께 2013년까지 경기도 화성市 발안산업단지에 세계 최대 규모인 총 60MW 규모의 연료전지 발전소를 설치하기 위한 MOU를 체결했다.

또 주요 발전사업자를 대상으로 신재생에너지를 일정부분 생산해야 하는 의무할당제(RPS)가 본격 시행되는 2012년부터는 한전 등 발전사들의 연료전지 도입이 증가할 것으로 예상하고 있다.

이에 따라 포스코파워는 2011년까지 기존 디젤발전기를 대체할 수 있는 비상전원용 연료전지와 건물 내에 설치하여 전기와 열을 제공하는 건물용 연료전지를, 2015년에는 대형선박의 보조동력으로 사용할 선박용 연료전지를 출시함으로써 다각적으로 시장을 창출할 계획이다.

국산제품을 본격적으로 양산하는2011년부터 단계적인 해외진출을 도모할 예정이며, 1차 진출시장으로 동남아시아, 중동, 일본 등을 모색하고 있다.

또 지난 8월 30일 미국 FCE사와 국내 연료전지 미국수출과 Cell공동개발 및 제조공장 건설에 관한 MOU 체결을 통해 연료전지 본고장인 미국 시장 진출도 계획 중이다.

▲ 서울 상암 월드컵공원에 설치된 2.4MW규모의 포스코퓨얼셀14호기.
■ 연료전지 발전시스템은

연료전지는 연료(도시가스)중 수소성분이 가지는 에너지를 공기 중 산소성분과 결합하여 전기와 열을 생산하는 고효율, 친환경 발전설비이다.

석탄 등 화학에너지를 열에너지→운동에너지→전기에너지로 순차적으로 변환시켜 전기로 만드는 기존 화력발전과 달리, 연료의 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환하기 때문에 에너지 손실이 적어 현존하는 발전설비 중 효율이 가장 높다.

연료전지 발전시스템은 친환경성, 연비절감효과, 설치용이성 및 안전성 등의 장점으로 인해 대규모 공장, 발전소는 물론 데이터센터, 아파트단지, 호텔, 병원, 공공시설 등 도심지에서도 운영할 수 있는 분산형 발전설비로서 각광받고 있다.

더욱이 안정적 전력공급과 무소음의 장점으로 인해 선박용, 비상전원용으로 널리 활용된다.

이미 미국 뉴욕 쉐라톤호텔, 예일대학, 몬타나주의 병원(Billings Clinic) 및 독일 도이치텔레콤과 같은 데이터센터에 설치, 가동 중으로 신뢰성이 입증된 발전설비이다.

소음 및 황산산화물, 질소산화물, 먼지 등 인체에 유해한 대기오염물질의 배출이 거의 없다. 이산화탄소 배출량도 LNG 화력발전 대비, 40% 가량 저감되며, CDM(청정개발체제) 사업이 가능하다.

화염이나 연소가 없어 기존 발전설비와 달리 폭발 및 화재의 위험성이 없는 것도 특징이다. 연료전지 발전시스템의 주연료는 도시가스인데, 연소과정이 없어 가스렌지나 히터보다도 오히려 안전한 것으로 알려져 있다.

천연가스 외에도 바이오가스를 원료로 사용할 수 있으며, 하수처리장, 쓰레기매립지, 맥주공장 등에서 버리는 바이오가스를 원료로 발전할 경우 경제성과 탄소저감효과는 배가된다.

이용률(전기를 생산하는 시간)이 95% 이상으로 안정적인 전력공급이 가능할 뿐만 아니라, 2.8MW 제품 기준 설치면적이 150평 정도로 매우 공간절약적인 발전설비이기도 하다.

연료전지 발전시스템은 전세계적으로 기술개발 초기단계로서 선진국과의 기술격차가 작아 집중적인 투자가 이뤄진다면 단기간에 글로벌 선두기업으로서 부상할 수 있는 잠재력이 높은 산업이다.

▲ 포항 포스코파워 연료전지공장내 설치된 2.4MW규모의 포스코 퓨얼셀 5호기.
■ 파급효과

연료전지 발전시스템은 산업화 달성 시, 금속, 전기, 전자, 기계 및 제어 산업과 부수적인 장치를 공급하는 새로운 시장을 창출할 수 있는 막대한 경제적 부가가치 파급효과를 지니고 있다.

정부의 2011년 그린에너지 로드맵에 따르면, 발전용 연료전지는 2015년 약 2조원 규모의 세계시장 형성과 이후 연간 35%의 성장세가 예상되며, 2030년에는 수 MW급의 대형 발전소를 중심으로 18조 ~ 41조원 규모의 시장 형성이 전망된다.

선박용 시장의 경우 2016년 국제해사기구(IMO)의 질산화물(NOx) 및 이산화탄소 규제와 고유가에 따른 운항경제성 향상의 요구로 대형선박을 중심으로 발전용 연료전지가 본격적으로 적용될 것으로 예상되며, 국내 조선 산업의 위상을 고려할 때 가능한 국내 시장 규모는 4 GW 정도로 예측되고 있다.

또한 정부는 2008년 9월과 2009년 1월 향후 대한민국의 5년, 10년을 이끌 22개 신성장동력 중 하나로서 연료전지 발전시스템을 선정한 바 있다.

SOFC의 경우 선진국을 중심으로 수 조원이 투자돼 상용화를 위한 기술개발에 한창이다. EU의 경우, 2000년 초부터 개발을 시작하여 현재 선박용 MCFC와 SOFC시스템 개발의 기초 기술력을 확보한 것으로 알려져 있다.

포스코파워는 MCFC 국산화, SOFC 상용화 등 핵심원천기술을 확보하고 건물용, 무정전백업용, 선박용 등 시장선점 제품을 개발함과 동시에 연료전지의 대형화와 연료 다변화를 추진해 세계시장을 선도할 계획이다.

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