시스템 검증 및 최적화로 수소 안전관리 기반 구축
[에너지신문] 연구기관과 에너지공기업, 그리고 민간기업이 손잡고 제주지역 그린수소 생산설비 운영 및 안전진단시스템 실증에 나선다.
한전 전력연구원과 제주도 수전해 실증단지 보유 기관인 남부발전, 제주에너지공사, 지필로스와 20일 수소설비 안전진단시스템의 성능검증 및 사업화를 골자로 한 기술협력 양해각서를 체결했다.
수소는 화석연료를 대체할 수 있는 무공해·무한정의 잠재력 높은 미래 에너지원으로 주목받고 있다. 특히 신재생에너지원과 수전해를 이용한 그린수소의 경우 생산 과정에서 이산화탄소를 전혀 배출하지 않기 때문에 전 세계적으로 생산량을 확대해 나가고 있는 추세다.
수소산업 활성화를 위해서는 수소설비 안전관리 기술이 함께 개발돼야 하며, 정부는 이를 위해 모든 수소 생산설비에 안전진단 센서 설치를 의무화한 수소법을 세계 최초로 제정, 시행 중이다.
전력연구원은 지난 6월 수소설비 안전진단시스템을 개발 완료하고, 연구원이 울산 테크노파크 내에 설치한 알칼라인 수전해 설비를 대상으로 시스템 설치 및 성능을 검증했다.
전력연구원에 따르면 수전해 설비는 이론적으로 수소배관에는 수소만, 산소배관에는 산소만 생성돼야 하나 부하의 변동이나 멤브레인 손상 등의 다양한 이유로 양단의 기체가 일정량 혼합될 수 있다. 그러나 수소와 산소가 일정농도 이상으로 혼합되게 되면 폭발의 위험이 있다.
수소설비 안전진단시스템은 수소 배관 내 산소 농도를 측정하는 센서와 산소 배관 내 수소 농도를 측정하는 센서를 설치, 각 기체의 농도를 정량적으로 측정 감시하는 기술이다. 가스의 폭발이 일어나지 않는 하한 아래의 농도가 유지되도록 실시간으로 감시하고, 위험 상황 발생 시 알람 또는 시스템 셧다운 등의 기능을 통해 수소생산 설비의 안전 운영을 지원한다.
안전진단 시스템의 완성도를 높이기 위해서는 알칼라인 설비 외에도 고체산화물 수전해(SOEC, Solid oxide Electrolysis Cell), 고분자전해질수전해(PEM, Polymer Electrolyte Membrane), 음이온교환막(AEM, Anion Exchange Membrane) 설비의 적용을 통해 설비 종류별, 용량별 검증과 최적화 연구가 필요하다.
이번 업무협약을 통해 전력연구원은 남부발전과 제주에너지공사, 지필로스가 자체 보유·구축 예정인 수전해 설비를 대상으로 안전진단시스템 개발품의 실적용 및 성능검증이 가능하도록 지원한다는 계획이다. 이를 바탕으로 국내 수소 인프라 안전관리 기반을 구축하고 기술사업화에 상호협력하기로 했다.
현재 제주에너지공사는 행원풍력단지에 총 3MW급 알칼라인, PEM설비를 운영 중이며 지필로스는 상명풍력단지에 알칼라인, AEM 설비를 구축해 풍력 잉여전력을 활용한 수소변환기술을 개발하고 있다. 또 남부발전은 제주에 총 12.5MW의 알칼라인, SOEC, PEM, AEM 설비를 2026년 3월까지 구축 완료할 예정이다.
심재원 남부발전 부사장은 “기술 혁신을 통해 수소 안전관리 방안을 마련함으로써 수소산업 발전에 기여할 것으로 예상된다”며 “앞으로도 상호 긴밀한 기술협력을 통해 글로벌 수소산업을 선도할 수 있도록 남부발전도 최선을 다할 것”이라고 밝혔다.
전력연구원 관계자는 “이번 협약이 수소 신기술에 대한 안전관리 방안 마련과 국내 수소 산업 발전에 기여하는 계기가 되길 바란다”며 “수소 생산·운영기관들과 상호 협력체계를 공고히 함으로써 수소 및 P2G 관련 기술을 선도할 것”이라고 밝혔다.
