의무할당제・그린홈 사업・기술개발 등 전방위 지원나서

연료전지 산업 성장에 정부 지원정책이 큰 몫을 차지하고 있다. 연료전지 관련 정부 지원정책이 신재생에너지 정책과 맞물려 있기 때문이다.

대표적인 것이 2012년부터 기존의 발전차액지원제도에서 신재생에너지 의무할당제로 변경됨에 따라 의무대상자로 선정된 발전사업자가 발전량의 일정 수준을 신재생에너지로 공급해야 한다는 내용이다.

이 제도하에서 연료전지의 경우 공급인증서 가중치가 해상풍력 및 조력과 동등한 수준으로 가장 높아 정부가 촉진하고자 하는 주요 에너지원에 포함돼 있어서다.  

이와 함께 그린홈 100만 호 보급사업은 2020년까지 100만 호에 달하는 주택에 신재생에너지 설비를 구축하도록 유도하는 것으로연료전지 산업을 발전시킬 수있는 촉매제 역할을 하고 있다. 이 사업에 설치비용의 최대 80%를 지원하고 있어 다른 에너지원보다 더 유리한 혜택을 받을 수 있기 때문이다. 

그린홈 100만호 보급 사업의 일환으로 최근 성남시와 한국토지주택공사가 가정용 연료전지를 설치하면서 스타트를 끊었다.

성남시와 한국토지주택공사(LH)는 판교 봇들마을 국민임대아파트단지에 국내 최초로 가정용 연료전지 시설을 설치해 중앙공급방식의 에너지원으로 활용하는 사업을 지난 6월 15일부터 시작했다. 

LH가 아파트단지에 적합한 가정용 연료전지 시스템 적용기술을 개발했으며, 성남시는 국비 12억1,300만원,  LH의 7,500만원을포함한 총 15억1,700만원 사업비와 협약서에 의해 행정적인 지원을 해 판교 봇들마을 5단지 국민임대아파트 755세대 전세대에시범 적용됐다.

이에 따라 성남판교 봇들마을 5단지 국민임대아파트 단지에는 1kw짜리 연료전지 27대가 설치돼 이곳 입주민들은 연료전지에서생산되는 전기와 열로 세대당 연 3만원, 755세대 전체로는 연간 2,500만원 정도의 전기료, 급탕비 등 에너지 비용을 절감할 수 있게 됐다. 

이는 또, 소나무 4,000그루를 심는 효과와 맞먹는 연간 2만7,000톤의 화석연료와 52톤의 이산화탄소 저감 효과가 있을 것으로 예상된다. 

가스안전공・경동나비엔, 미래형 연료전지 개발

신재생에너지 기술개발분야에서 연료전지 지원은 계속되고 있다. 한국가스안전공사는 지식경제부의 2011년도 신재생에너지융합원천기술개발 상용화 연구사업으로 경동나비엔과 컨소시엄을 구성해 제출한 미래형 연료전지인 ‘SOFC(Solid Oxide Fuel Cell)개발 및 실증 과제’가 최종 선정됐다.

가스안전공사는 이에 따라 오는 2016년 5월까지 미래형 연료전지인 SOFC를 시험평가 할 수 있는 안전기준의 개발과 업계의 제품 상용화 지원을 위한 성능 및 설치 안전성 평가 체계를, 경동나비엔은 SOFC 부품개발과 전체 시스템의 구성 및 현장 설치 작업등을 수행하게 된다.

이번에 정부사업으로 선정된 연료전지 연구과제를 추진하게 된 배경은 ▲국내 SOFC 제품의 상용화 추세에 대한 중장기적 대응▲국내 SOFC 연료전지 검사에 대한 업체지원 시스템 구축 ▲국내 SOFC 연료전지 안전에 대한 방향성 제시 및 선도 ▲SOFC 연료전지 기술선점에 따른 국가경쟁력 강화 등에 따른 것이다.

이들 컨소시엄이 진행할 주요 연구과제는 ▲건물용 SOFC 시스템 성능 및 설치 안전성 평가기술 개발 ▲건물용 연료전지시스템및 부품 안전성능 평가 및 검사기준 개발 ▲건물용 연료전지시스템 현장 설치 안전성 평가 및 적정 설치기준 제시 등이다.

경동나비엔과 가스안전공사 컨소시엄은 이번 정부과제 연구를 통해 ▲SOFC 연료전지 시험평가 연구기반기술 구축 및 제공 ▲국내 SOFC 연료전지 평가기술 확보로 국가 경쟁력 제고 ▲제조업체의 제품개발을 위한 설비지원 및 연료전지 조기 산업화 정착유도 등의 파급효과가 있을 것으로 기대하고 있다.

양측은 연료전지 관련 안전기술을 선도하여 국가의 지속성장 발전을 위한 새로운 가치창출을 이끌어 낼 수 있는 분야가 다양하게있다며 서로 협력해 미래성장산업의 핵심연구기관과 기업으로 자리매김 할 수 있도록 역량을 다 하겠다는 입장이다.

한편 고체산화물 연료전지(SOFC: Solid Oxide Fuel Cell)는 전해질이 세라믹 물질(YSZ)로 구성되어 산화물 이온의 전도에 의해전기와 열을 발생시키는 연료전지 형태이다. 장점으로는 전기효율이 우수하며, 배열의 활용도가 높고, 축열 탱크의 용량을 줄여시스템의 컴팩트화 등을 들 수 있다.

한국환경공단・환호기업, 연료전지 발전시스템 개발

국내 최초로 폐기물 처리과정에서 발생하는 바이오가스를 정제해 고분자전해질 연료전지(PEMFC)의 연료로 100% 활용하는 발전시스템이 기술이전을 통해 상업화가 이뤄질 전망이다.

한국환경공단은 유기성폐기물 에너지화에서 생성된 바이오가스 및 매립가스의 활용도를 다각화할 수 있는 특허기술 연구에 참여한 (주)환호기업과 27일 바이오가스 연료전지 발전시스템 기술이전 협약을 체결했다.

2009년부터 추진돼 온 바이오가스 연료전지 발전시스템 개발 연구사업의 결과물인 ‘바이오가스를 연료로 사용하는 고분자전해질연료전지 발전시스템 및 그의 제어방법’은 바이오가스를 정제하여 고농도의 메탄가스를 만든 후 메탄을 수소로 변환하여 연료전지에 공급함으로써 전기를 생산하는 기술로 지난 1월 특허등록을 마쳤다.

이 특허기술이 적용된 바이오가스 연료전지 발전시스템 연구시설은 지난해 8월 인천환경공단 송도사업소 부지 내에 설치해 운용되고 있으며, 올해 1월 포항산업과학연구원(RIST)과 연구용역을 체결해 운전특성 및 성상변화를 연구해오고 있다.

이 기술보급이 확산될 경우 바이오가스의 정제, 순도를 높여주는 고질화, 메탄가스를 수소로 전환하는 바이오가스 개질, 연료전지 발전시스템 등 관련기술의 국산화가 가속화 될 것으로 기대된다.

이번 협약으로 전용실시권을 확보한 환호기업은 환경플랜트와 신재생에너지분야 중소기업으로 산업현장에서 실제로 기술을 사용할 수 있는 독점적 권리를 획득해 타 기업과의 경쟁에서 유리한 위치를 점하게 되었고 추가적인 기술개발에도 박차를 가할 수있게 됐다. 전용실시권이란 특허권자가 그의 특허권에 관하여 기간, 장소 및 내용을 제한하여 다른 사람에게 행사하도록 준 특허실시권이다.

환경부에 따르면 오는 2020년까지 유기성폐기물(바이오가스 및 매립가스) 에너지화 플랜트 구축에 약 5000억원이 투자될 계획이다. 이 인프라를 바탕으로 생산되는 신재생에너지의 경제적 가치는 6800억원 상당으로 추산된다.

한편 한국환경공단은 환경분야에서 중소기업과의 동반성장을 위하여 특허기술 이전뿐만 아니라 환경신기술 검증 및 녹색기업 인증 등 지속적인 협력과 지원을 이어나갈 계획이다.

재료연, ‘연료전지 적용 무인 항공기’ 시험 운전

재료연구소가 자체 개발한 연료전지를 적용해 무인 항공기 시험 운전에 성공했다. 재료연구소 융합공정연구본부 양철남 선임연구원은 자체 개발한 스택을 적용한 연료전지를 주 동력원으로 활용하고 기체는 상용기체를 이용한 무인항공기로 30분 가량 시험비행하는데 성공했다.

연료전지를 적용한 무인항공기는 배터리에 비해 에너지밀도가 높아 장기체공이 가능하고 소음이 적어 무인정찰기 등으로 개발되고 있다.

이번 시험비행은 초기 이륙시에는 배터리를 이용해 자력으로 이륙했고 무인항공기가 일정 고도에 진입했을 때 연료전지 동력원으로 전환해 연료전지만으로 장시간 체공할 수 있는지 여부를 가늠했다.

선진국이나 국내에서도 무인항공기에 연료전지를 적용한 사례는 있지만 자체 개발한 연료전지를 상용기체에 적용해 자력으로 이륙할 수 있는 모델은 없다.

실제 무인비행기의 비행시간은 장착된 배터리의 용량에 의해 결정되지만 현재는 대부분 30분 내외로 운영되는 수준이다. 재료연구소는 연료전지의 핵심 부품인 스택 제조기술을 확보하고 있어 관련 연구를 확대할 경우 시너지 효과가 매우 클 것으로 기대하고 있다.

한편 무인항공기 시장은 전 세계적으로 약 8조~12조원에 이르며 국내는 1조~1조5,000억원 수준이다. 여기서 동력원으로 연료전지를 적용한 무인기 시장은 100억원 정도로 전망된다.

대학들도 적극 나서고 있다. 우석대학교 수소연료전지 지역혁신센터 개소식이 지난 6월 2일 완주군 봉동읍 소재 전북과학산업단지에서 열렸다.

지난 2008년 지식경제부 지역혁신센터로 선정된 우석대 지역혁신센터는 2018년까지 10년에 걸쳐 국비 71억 원과 전라북도・전주시・완주군・우석대 및 산업체 지원금 109억원 등 모두 180억원을 투입해, 미래 수소 에너지 시대에 대비한 수소연료전지 기반조성과 중소기업 육성을 위한 사업을 추진하고 있다.

그동안 우석대 지역혁신센터는 3개 기업을 유치하고, 11개 기업의 창업을 지원해 50여 명의 신규 일자리를 창출했다.

특히 전북으로 이전한 (주)루비와 공동으로 에너지저장장치를 개발, 올해에만 300만달러 이상을 일본에 수출하는 실적을 보이고있다. 에너지저장장치는 지난 3월 일본 대지진에도 정상적으로 작동해 전 세계적으로 성능과 안정성을 인정받았다.

이홍기 소장은 “사업개시 2년 만에 이러한 가시적 성과를 낼 수 있었던 것은 수소연료전지 관련 부품산업의 성장 잠재력이 크고경제적 파급효과가 매우 높기 때문”이라며, “머지않아 다가올 수소에너지 시대에는 자원에너지가 아닌 기술에너지 보유가 국가경쟁력인 만큼, 전라북도가 연료전지 산업분야에서 세계 최고수준으로 도약할 수 있도록 최선을 다하겠다“고 말했다.