▲ 한전과 포스코는 20일 포스코센터에서 ‘연료전지 사업 협력 MOU’를 체결했다. 상호협력 체결식에 참석한 이원걸 한전 사장(가운데 오른쪽)과 이구택 포스코 회장이 기자들의 질문을 받고 있다.

발전용 연료전지가 미래 전력산업의 새로운 차세대 성장동력으로 주목을 받고 있다. 산업자원부 수소·연료전지사업단이 2005년 11월 발표한 ‘수소·연료전지 분야 산업화 방안’에 따르면 “발전용 연료전지는 5~10년 이내 경쟁력을 갖추어 21세기 주력산업으로 부상할 것이 예상된다”며 “경제성이 개선될 경우 기존 발전시스템을 상당 부분 대체할 것으로 전망된다”고 밝혔다.

이런 가운데 한국전력과 포스코는 20일 이원걸 사장과 이구택 회장이 직접 참석한 가운데 신재생에너지 사업을 공동 추진하기로 합의했다.

한전과 포스코의 발전용 연료전지 사업에 대한 상호 협력을 체결한 자리에 참석했던 남호기 한국남동발전 기술본부장은 지난 1월 분당복합화력에 설치돼 가동을 시작한 국내 최초의 250㎾ 규모의 연료전지 발전시스템에 대한 기자들의 질문에 “아무런 문제없이 너무 잘 돌아가고 있다”며 “기대해도 좋다”고 말했다.

지난 1월 말 가동에 들어간 국내 첫 연료전지 시스템은 일단 ‘녹색 신호등’이 켜졌다. 걸림돌로 여겨졌던 가동률, 즉 신뢰성과 경제성에 대한 주위의 우려를 불식시킬 수 있는 단초를 확보한 것이다.

남동발전은 내년 10월 완공을 목표로 현재 연료전지 발전시스템이 설치된 바로 옆에 2.5㎿ 규모로 연료전지 발전시스템을 확대할 계획이다. 이르면 이번 주 중 포스코와 계약을 체결할 예정이다.

부문철 남동발전 신재생에너지팀장은 “1단계 운용결과 가동률도 89%로 높고 경제성도 7~8%로 확보할 수 있는 것으로 잠정 결론을 내렸다”며 “2단계가 가동되면 분당복합이 명실공히 국내 연료전지 발전시스템의 메카로 자리하게 될 것”이라고 말했다. 

부 팀장은 연료전지 발전시스템의 확대 의미에 대해 “최근 청와대에서 개최된 국가에너지위원회 2차 회의에서 확정된 신국가전략에서도 확인할 수 있듯이 2030년까지 신재생에너지 비율을 30%로 늘리려면 태양광과 풍력 등으로는 한계를 지닐 수밖에 없다”며 “향후 대안은 발전용 연료전지가 될 수 있고 남동이 이를 미리 특화전략으로 삼아 미래성장동력 산업으로 추진해 온 결과가 결실을 맺게 될 것”이라고 언급했다.

지난해 1월 25일 본격 가동에 들어간 남동발전의 250㎾ 규모의 연료전지 발전시스템은 액화천연가스에서 추출한 수소와 대기중의 산소를 이용해 전기를 생산하는 방식이다.

남동발전은 연료전지 발전시스템 가동으로 연간 5억6천만원의 전력판매수익을 기대하고 있다. 또한 연간 493toe 유류대체 효과와 1,499톤 규모의 이산화탄소도 줄일 수 있을 것으로 기대하고 있다.  

남동발전은 신재생에너지 자발적협약(RPA) 이행을 통해 기후변화협약에 대비하고자 삼천포화력에 해양소수력 발전을 처음으로 도입하는 등 총 7.15㎿의 신재생에너지 발전 용량을 보유하고 있다. 2단계 연료전지 발전시스템이 완공되면 2008년까지 28.6㎿의 용량을 확보할 것으로 기대하고 있다.

◆한전-포스코 연료전지 사업 협력 MOU 체결
한국전력과 포스코가 발전용 연료전지 사업에 대한 협력을 약속하며 신재생에너지 사업을 공동 추진하기로 합의하면서 연료전지 발전시스템이 다시 주목을 받고 있다.

이원걸 한국전력 사장과 이구택 포스코 회장은 20일 서울 대치동 포스코센터에서 미래 청정에너지인 발전용 연료전지의 제조 및 판매, 연구개발, 시장 확대 및 정보교류 등 상호협력을 위한 ‘업무협력 협정서(MOU)’를 체결했다.

업무협력의 첫 단계로 이들 양사는 국내 최초 250㎾ 연료전지 발전소를 운영 중인 한국남동발전에 포스코가 공급하는 2.4㎿규모의 연료전지를 2008년까지 추가 설치해 운영할 계획이라고 밝혔다.

양사는 또 사업의 공동 추진을 위한 실무협의회를 구성, 운영할 예정이며 향후 연료전지를 차세대 에너지산업의 성장동력으로 육성하기 위해 이번에 합의한 제조, 판매사업 및 연구개발 협력뿐만 아니라 다양한 분야의 사업을 발굴해 협력할 계획이다.

이원걸 사장은 “포스코와의 협력을 통해 신재생에너지인 연료전지를 본격적으로 확대, 보급할 계획이며 이를 통해 연료전지를 차세대 에너지산업의 성장동력으로 육성함으로써 대한민국이 미래 수소에너지 시대에 주도적인 역할을 할 수 있도록 기여 하겠다”고 말했다.

이구택 포스코 회장은 “포스코는 향후 수소경제시대에 대비해 발전용 연료전지의 국내 기술개발과 보급을 위해 지속적으로 노력해 왔다”며 “이번 한전과의 업무 협력으로 향후 수요확대는 물론 차세대 연료전지 기술개발을 본격화 할 수 있게 될 것”이라고 말했다.

양사는 발전용 연료전지 연구개발 및 시장확대 측면에서 유기적인 협력이 가능해 기술개발의 가속화와 연료전지 보급에 기여할 수 있을 것으로 기대하고 있으며 향후 이를 기반으로 해외 연료전지 시장 진출을 계획할 수 있게 된 것으로 관측하고 있다.

연료전지는 석탄석유 등 연료를 사용하여 전기를 생산하는 기존의 방식과는 달리 대기 중에 있는 산소와 수소를 반응시켜 전기를 생산하는 친환경 발전설비로 이산화탄소, 질소산화물, 황산화물이 거의 발생하지 않아 지구온난화 등의 환경문제에 대한 효과적인 대응방안으로 각광받고 있다.

현재 미국, 일본 등 선진국의 정부와 기업들이 상용화에 힘쓰고 있으며 우리 정부도 연료전지를 ‘10대 차세대 성장동력 산업’으로 선정해 이를 적극 육성하고 있다.

포스코는 지난 2003년 RIST(포항산업과학연구원), 포스텍 등과 함께 발전용 연료전지사업을 추진을 위한 독자적인 원천기술 확보를 위해 노력해 오고 있다.

발전 전문 자회사인 포스코파워를 통해 지난 2005년 4월부터 2006년 4월까지 FCE社의 발전용 연료전지를 서울 탄천하수처리장, 광주 조선대학교 병원, RIST 등 3곳에 설치해 실험 가동해 사업성을 검증했고 2005년 11월에는 국내 최초로 한국남동발전에 상업용 발전용 연료전지 1기를 보급한 바 있다.

특히 올 2월 세계에서 유일하게 연료전지를 상용화한 미국 FCE (Fuel Cell Energy Inc.)社와 사업제휴 계약 체결을 통해 생산기술 및 국내외 시장 판매권을 확보했다.

향후 포스코는 2010년 말까지 1-2단계에 걸쳐 포항 영일만항 산업단지에 연산 100㎿ 규모의 세계최대 발전용 연료전지 생산공장을 건설할 계획이다.

오는 2011년부터 본격적으로 생산되는 제품은 발전소, 병원, 방송국, 대형 제조시설 등 기간시설과 호텔, 쇼핑센터 등의 상용건물에 공급할 예정이다.

포스코 관계자는 “고품질, 맞춤형 분산전원에 대한 시장의 요구가 증대됨에 따라 대규모 아파트단지 등 주거단지의 분산발전 용도로도 공급이 전망 된다”고 밝혔다.

발전용 연료전지 현황 및 전망

▲ 지난 1월 분당복합 발전소에서 설치돼 본격가동에 들어간 국내 최초 연료전지 발전시스템 준공식에 참석한 남호기 남동발전 기술본부장(가운데) 등 관계자들이 기념 테이프를 절단하고 있다.

세계적으로 에너지 확보 경쟁이 치열한 가운데 온실가스 배출에 따른 지구환경 문제가 21세기 글로벌 시장을 지배할 화두로 굳어진 가운데 발전용 연료전지에 대한 관심이 더욱 높아지고 있다.

산자부 수소·연료전지사업단에 따르면 발전용 연료전지 기술은 기간산업인 에너지산업의 패러다임을 변화시킬 수 있는 전략적 기반기술로 각광을 받고 있다.

그러나 이 기술은 막대한 투자와 장기간의 기술개발이 필요한 기술이다. 사업단은 “기술후발국인 국내 실정을 고려해 선진국과의 기술 격차를 빠른 시간내에 극복하기 위해서는 보다 적극적인 연구개발 투자, 전문 인력 및 관련 산업 인프라 구축 그리고 보급을 위한 투자가 우선되어야 한다”고 지적하고 있다.

한전과 포스코의 협력, 그리고 남동발전의 발빠른 행보는 사업단의 이러한 지적과도 상통하고 있다.

발전용 연료전지는 기술적, 사회 경제적으로 파급효과가 상당할 전망이다. 특히 국내 부존 자원을 활용해 대체전원을 확보할 수 있다는 점에서 에너지 안보 능력을 강화할 수 있고 궁극적으로 수소경제가 이뤄지는 시점에서 수소에너지의 활용을 위한 핵심기술을 확보할 수 있을 것으로 전망되고 있다.

또 기술개발 난이도가 대단히 높고 MCFC를 주축으로 하는 발전용 연료전지 기술은 발전효율, 열병합발전 가능성, 친환경성, 사용연료의 다양성 등에서 경쟁우위를 가지는 것으로 평가를 받고 있다.

하지만 장기적인 운전에 따른 신뢰성 입증 및 설비 제조비용 절감, 즉 경제성 확보가 확대 보급의 ‘관건’으로 작용하고 있다.

사업단은 “발전용 연료전지의 기술개발 및 대용량화가 지속적으로 이뤄지면 화력발전 대체용 집중발전 전원으로 보급이 기대된다”며 “이럴 경우 연료전지의 폐열을 이용한 가스터빈과의 연계발전이 가능하며 이에 따라 친환경성 및 사용연료의 다양성 같은 고유의 장점을 가지는 동시에 대단히 높은 발전효율을 구현할 수 있다”고 강조하고 있다.

포스코 관계자는 최근 “1세대 PAFC(인산형 연료전지)를 거친 발전용 연료전지는 현재 2세대인 MCFC(용융탄산염 연료전지)가 오는 2012년까지 상용화 될 전망”이라며 “지난해 1조4,000억원 규모인 발전용 연료전지 시장 규모는 오는 2012년이면 5조3,000억원으로 확대될 것으로 전망하고 있다”고 밝혔다.

발전용 연료전지는 오는 2012년 이후에는 3세대인 SOFC(고체산화물 연료전지)가 상용화 될 것으로 관측되고 있다

발전용 연료전지는 인산형연료전지(PAFC), 용융탄산염 연료전지(MCFC), 고체산화물 연료전지(SOFC) 등으로 구분할 수 있다. PAFC는 가장 먼저 개발됐지만 경제성 문제를 극복하지 못해 상업화가 이뤄지지 못했고 SOFC는 현재 연구개발 단계다. 그나마 MCFC는 기술 및 경제적 측면에서 가장 상업화에 근접해 있다.

국내는 지난 89년 한전 지원으로 기초연구가 진행된 바 있고 92년 정부의 21세기 선도기술개발사업으로 MCFC 기술이 선정돼 본격적인 연구개발에 착수했다. 93년~96년까지 1단계 사업 결과 한전 전력연구원 주관으로 2㎾급 MCFC의 스택 개발을 완료하고 운전 평가를 실시한 바 있다.

97년부터 99년까지 2단계로 25㎾급 기술이 개발돼 운전시험에 성공한 바 있고 2000년부터 2005년까지 한전 전력연구원, 효성, 삼성엔지니어링, KIST, 포항산업과학연구원(RIST) 등이 다수 참여해 100㎾급 MCFC 시스템 개발이 진행됐으며 중부발전 보령화력 발전소에서 운전시험 치 평가가 실시됐다.

또 2004년부터는 한전 전력연구원과 RIST 주관으로 250㎾급 시스템 개발에 착수해 성공했고 그 결과가 지난 2005년 11월 남동발전 분당복합발전소에 건설된 바 있다.

이번에 상호협력을 약속한 한전과 포스코는 독자모델 생산을 위한 실증연구에 착수할 프로젝트를 추진할 것으로 알려지고 있다.

포스코가 오는 2010년 말까지 1-2단계에 걸쳐 포항 영일만항 산업단지에 연산 100㎿ 규모의 세계최대 발전용 연료전지 생산공장을 건설하는 것도 퓨어셀에너지와의 제휴 모델과 향후 개발될 독자모델을 생산하기 위한 행보여서 더욱 주목을 받고 있다.