‘도시가스 개질’ 연료전지 사업, 새 먹거리 부상할까
‘도시가스 개질’ 연료전지 사업, 새 먹거리 부상할까
  • 송승온 기자
  • 승인 2020.07.09 16:37
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화력 대비 온실가스 현저히 낮아… 보급 타당성 충분
기후조건과 무관히 안정적 가동, REC로 수익 확보
분리공정서 이산화탄소 발생, 친환경 논쟁은 존재
▲ 노을그린에너지의 연료전지 발전소. 서울도시가스가 천연가스를 공급하고 있다.

[지앤이타임즈 송승온 기자] 정부가 수소자동차와 연료전지를 두 축으로 세계 최고수준의 수소경제 국가로 도약하겠다는 비전을 발표한 가운데 도시가스 개질을 통한 수소연료전지 사업이 천연가스업계 새 먹거리로 부상할 것이라는 전망이 나오고 있다.

특히 전국 도시가스 배관망 인프라를 그대로 활용할 수 있기 때문에 ‘도시형 분산전원’으로서의 역할에 최적합하다는 평가도 나온다.

에너지경제연구원의 ‘천연가스 산업경쟁력 강화방안 연구’에 따르면 연료전지는 수소와 산소를 전기화학 반응시키는 과정에서 전기에너지를 생성하는 발전장치이다. 

수소생산의 가장 이상적인 방식은 물의 전기분해를 통한 방식이나 국내의 경우 대부분 도시가스인 메탄(CH4)을 개질하는 방식을 활용하고 있다. 

다만 메탄을 개질할 경우 필수적으로 온실가스인 이산화탄소 배출이 발생하게 되며 이러한 특성으로 인해 현재 국내 연료전지 발전의 친환경에 대한 문제가 제기되기도 한다. 

하지만 이산화탄소를 제외한 주요 온실가스(NOx, SOx)와 미세먼지 배출량의 경우 기존 화력발전에 비해 현저히 낮은 수준이므로 환경적 측면에서 보급의 타당성은 충분하다고 에경연은 밝혔다.

특히 질소산화물(NOx)은 자체의 독성뿐만 아니라 광화학반응을 통해 미세먼지를 발생시키는 주요 요인으로 지목되고 있다. 황산화물(SOx)의 경우에도 기존 가스엔진 및 터빈 발전기, 디젤 발전기에 비해 현저히 낮은 미세먼지 배출량을 보이며 환경적 측면에서 높은 경쟁력을 갖고 있다.

또한 신규 발전소 건설의 주민 수용성 문제와 직결되는 소음 측면에서도 기존 화석연료 발전시설의 절반수준을 나타내며, 발전사업자의 RPS 이행과 REC를 통한 안정적인 수익 확보 측면에서도 연료전지는 강점을 지니고 있다. 

아울러 타 신재생에너지원의 간헐적 발전 특성으로 인해 설비운영이 불확실한 반면 도시가스를 개질해 주로 발전하는 국내 연료전지 발전사업의 경우 기후조건과 무관하게 안정적 가동이 가능한 것이 장점이다.

단위면적당 발전량의 경우에도 타 신재생에너지 발전설비에 비해 집약적으로 설비를 구축할 수 있어 상대적으로 작은 용지를 활용할 수 있다는 장점도 보유하고 있다. 

다만 미국의 경우 연료전지를 RPS 인정범위에 포함하고 있으나 태양광 및 풍력 등 재생에너지의 전기에너지를 이용해 수전해 한 경우에만 인정하는 경우가 대부분이며 천연가스 개질을 통한 연료전지 발전을 인정하는 경우는 일부수준에 불과하다고 에경은 밝혔다.

또한 소형 연료전지가 가장 활성화되어 있는 일본의 경우에도 FIT 지원 범위에 태양광을 활용한 연료전지 발전량을 포함하는 ‘더블발전’ 제도를 운영하고 있어 우리나라의 천연가스 개질방식을 육성하는 정책과 차이를 보인다. 

천연가스 개질을 통한 수소생산 방식은 분리공정에서 이산화탄소를 발생시키며 진정한 친환경 발전시스템이냐는 논쟁에서 벗어나기 어렵다고 에경연은 설명했다.

한편 2017년 기준 국내 연료전지 발전설비의 생산업체로는 포스코에너지, 두산퓨얼셀, 에스퓨얼셀, 엘지퓨얼셀 등 5개 업체가 있으며, 업체별로 각각 다른 타입의 연료전지를 주력상품으로 생산하고 있다. 

대규모 발전용 연료전지 사업의 중심 업체는 포스코와 두산 퓨얼셀이다. 포스코에너지의 경우 MCFC Type을 주력상품으로 하며, 상대적으로 연료전지 분야에 대한 오랜 노하우를 지녀왔으나 핵심부품인 스택에서 결함이 발견됨에 따라 부품교체를 위한 비용손실로 2014년 이후부터 적자규모가 확대돼 경영상 어려움을 겪고 있다. 

두산 퓨얼셀은 2014년부터 연료전지사업을 시작하며 상대적으로 뒤늦게 연료전지 사업에 진출했으나, 미국의 기존 연료전지사 인수를 통해 원천기술을 확보하고 PAFC Type 연료전지 개발 분야에서 성과를 나타내고 있다.

▲ 국내 연료전지 생산기업 현황(에너지경제연구원, 천연가스 산업경쟁력 강화방안 연구)