[연재기획] 연료전지, “비싼만큼 값을 하죠”

가정용 연료전지는 최근 가장 주목받고 있는 신재생에너지원 중 하나다. 산업용 위주로 사용됐던 연료전지를 가정에서 사용하기 적합한 형태로 개선, 지난해부터 그린홈 시범보급사업에 적극 참가하고 있다. 본지는 에너지관리공단과의 공동연재기획 그 마지막 편으로 가정용 연료전지에 대해 알아보는 자리를 마련했다. - 편집자 주

연료전지는 연료용 가스에 포함돼 있는 수소를 대기 중의 산소와 반응시켜 전기와 열을 동시에 생산하는 친환경 에너지원이다.

연료전지주택은 도시가스가 공급되는 가정에 연료전지를 설치해 여기에서 전기 및 온수와 난방에 이용되는 열을 생산하는 시스템이다. 수소와 산소의 화학반응으로 생기는 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 것이 바로 연료전지 기술의 핵심이다.

◆연료전지주택, 연간 절감액 56만원 이상

일반적으로 가정용 연료전지는 전기를 생산하는 발전효율이 30~40%, 열을 생산하는 열효율은 40% 이상으로 총 70%~80%의 효율을 가지고 있다.

현재 그린홈 보급사업에 적용되고 있는 방식은 고분자 전해질형(PEMFC) 형태로 80℃ 이하의 온도에서 동작되며 1~10kW의 소용량이 상용화 돼있다.

에너지관리공단 신재생에너지센터에 따르면 연료전지 주택의 연간 절감액은 1kW설치기준으로 월 전기사용량이 450kWh인 주택의 경우 약 56만4000원, 500kWh인 주택은 약 121만2000원 정도다. 이는 연료전지 발전효율 35%, 도시가스 발열량 9550kcal/N㎥, 도시가스 714원/N㎥을 기준으로 한 것으로 기후조건, 단열상태, 전기사용량 등에 따라 변동이 있을 수 있다. 또 1kW용량의 연료전지를 설치하기 위해서는 약 2㎡의 면적이 필요하다. 이는 일반 가정의 보일러실에 설치된 보일러와 비슷한 면적이 소요되는 것이다.

◆정부, 연료전지주택 적극적 지원

정부는 그린홈 100만호 중 10만호의 연료전지 주택을 공급한다는 중장기 플랜을 마련, 2010년부터 2012년까지 3년간 연료전지의 그린홈 시범보급을 추진키로 했으며 시행 첫해인 지난해 184가구에 연료전지를 설치했다. 가정용 연료전지가 가장 활성화된 일본의 경우 가정용 연료전지의 대규모 보급이 활발히 추진되고 있기 때문에 이를 롤모델로 삼는다면 우리나라도 점차 보급이 늘어날 것으로 전망되고 있다.

가정용 연료전지시스템의 설치비용은 대당 약 5000만원 정도로 타 신재생에너지원에 비해 비싼 것이 단점이다. 이에 따라 정부는 연료전지주택의 보급을 늘리기 위해 3년간의 시범보급 기간동안 1kW 기준으로 설치비의 최대 80%를 지원하고 있다.

타 에너지원에 대해 50%까지만 지원해주는 것을 감안하면 확고한 정부의 연료전지 보급의지를 엿볼 수 있다. 올해 정부의 그린홈 연료전지분야 지원예산은 115억원이다. 향후 기술향상에 따른 원가절감으로 가정용 연료전지시스템의 가격도 조금씩 하락할 것으로 기대되고 있다.

한편 3개사에 불과했던 그린홈 연료전지분야 참여 시공기업은 올해 8개사로 늘어났다.

퓨얼셀파워, GS퓨얼셀 등 연료전지 전문기업은 물론 가스를 활용하는 연료전지의 특성상 예스코, 삼천리, 대한도시가스 등 도시가스 업체들이 신사업으로 대거 참여하고 있다.

가정용 연료전지 모델은 현재 GS퓨얼셀, 퓨얼셀파워, 효성 등 3개사의 제품이 사용되고 있다.

연료전지 주택은 가정에서 저렴한 값에 열과 전기를 동시에 얻을 수 있는 새로운 에너지로 부각되고 있다. 아직까지는 비싼 설치비용과 차지하는 면적이 큰 단점이 있지만 GS퓨얼셀, 퓨얼셀파워 등 국내 연료전지 제조기업들이 지속적인 R&D를 추진하고 있어 앞으로 가격은 더욱 저렴해지고 크기도 작아진 신제품의 등장이 기대되고 있다.

GS퓨얼셀은 1989년 국내 연료전지 연구개발을 선도한 GS칼텍스의 기술력을 기반으로 2000년 11월 설립된 국내 최초의 연료전지(Fuel cell) 전문기업으로 국내에서 유일하게 스택(Stack), 개질기(fuel processor), 시스템 통합설계(System Integration)등 핵심 분야에 대한 독자기술을 확보하고 있다.

GS퓨얼셀은 2004년 국내최초로 1kW 연료전지시스템을 개발했으며 현재까지 지속적인 제품 성능 향상을 이뤄 2010년 그린홈 100만호 보급사업을 통한 가정용 연료전지 상용화 성공으로 보급사업에 박차를 가하고 있다.

GS퓨얼셀은 지난해부터 정부가 주도하는 그린홈 100만호 보급 연료전지 시범사업에 참여, 약 100세대에 가정용 연료전지를 보급했으며 올해 상반기에 약 170세대의 연료전지 보급계약을 체결해 시스템 납품 및 설치를 진행하고 있다. 가정용 연료전지 사업에 탄력을 받은 GS퓨얼셀은 2012년 250대 이상을 보급할 계획을 세우고 새로운 도전을 시작하고 있다.

GS퓨얼셀의 관계자는 “도시가스를 사용하는 연료전지가 신재생에너지로 분류되는 이유는 공해배출이 없는 친환경 에너지지일 뿐만 아니라 발전효율 37%, 열에너지 효율까지 포함한 종합효율이 80% 이상에 달하기 때문”이라고 밝혔다.

또 “이산화탄소 배출은 40% 이상 저감되며 기타 황산화물, 질소산화물 등도 극히 미미한 양만 배출된다”며 “아직 국내에서는 초기단계지만 공공건물 및 주택보급사업을 통해 보급 규모가 크게 늘어날 것으로 자신한다”고 말했다.