[연료전지 특집 시리즈] ③ 친환경 신재생에너지로서 연료전지는 왜 탁월한가?
[연료전지 특집 시리즈] ③ 친환경 신재생에너지로서 연료전지는 왜 탁월한가?
  • 송병훈 기자
  • hornet@energydaily.co.kr
  • 승인 2020.06.11 08:30
  • 댓글 0
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연료전지, 열공급설비중 가장 친환경적인 시설
높은 발전효율, 설치 장소의 용이성 등 놓치지 말아야

[에너지데일리 송병훈 기자] 주지하다시피 지금까지 우리나라의 전력공급은 소수의 임해지역에 대규모 발전설비를 건설하고, 송전선로를 통해 전국에 공급하는 형태로 추진돼 왔다. 그러나 갈수록 이같은 방식을 계속 추진하기는 어려운 상황이 되고 있다. 이는 현 정부의 에너지전환, 수소경제 등의 정책이 기후위기·친환경이라는 명분만으로 추진되는 것이 아니라는 의미이기도 하다.
특히 연료전지는 현 정부가 추진하고 있는 에너지전환 정책의 핵심 중 하나다. 친환경 분산형 전원이라는 점, 안전하고 소음이 거의 없다는 점 등은 그 매력이 충분하다.
그래서인지 현재 여러 지역에서 진행중인 연료전지 사업은 대체로 순조롭게 진행되고 있다. 물론 반발이 발생한 곳도 있고, 또 추가적으로 고려해야 할 부분도 있다는 의견도 있다.
현재의 연료전지 시장 상황과 미래를, 3회에 걸쳐 조망해봤다. 9일부터 11일까지 매일 연재된다. 이번이 마지막 세번째다.

한국서부발전 서인천 연료전지 발전설비 모습
한국서부발전 서인천 연료전지 발전설비 모습

현존하는 가장 청정한 열원 설비

연료전지는 앞서 여러 차례 언급했던 것 처럼 안전성과 친환경성이 국내·외에 이미 검증됐다. 효율도 높다. 이에 따라 많이 보급 중인 신재생에너지이며, 열공급설비중 가장 친환경적인 시설이다.

어떠한 이유 때문일까. '연료전지(Fuel Cell)'라는 단어 때문에 흔히 생각하는 전지, 즉 배터리를 떠올리는 경우가 많지만, 같은 단어를 사용할 뿐 의미하는 바는 확연히 다르다. 학계에서는 연료전지를 ‘연료가 되는 일부 화학물질이 갖는 화학에너지를 전기 에너지로 직접 변화시키는 디바이스’라고 정의한다.

연료전지의 기본적인 작동원리는 물 전기분해의 역반응이다. 물에 전기에너지를 가해 전기분해하면 수소와 산소를 얻을 수 있다. 반대로 수소와 산소를 전기 화학적으로 결합시킬 경우 물과 전기를 얻을 수 있고 이를 구현하는 디바이스가 바로 연료전지다.

연료전지는 수소와 산소가 반응해 물이 되는 과정 중 열과 전기를 생산하는 신에너지 설비다. CHP(열병합발전소), PLB(피크로드보일러)와 달리 연료의 연소과정이 없이 에너지를 생산할 수 있는 '현존하는 가장 청정한 열원 설비'다.

안전 기준이 까다롭기로 유명한 미국에서도 연료전지는 학교와 병원에 설치돼 운영되고 있다. 미래 수소 에너지 시장의 핵심 기술로 꼽힌다. 미래에 모든 타 열원 설비(보일러·엔진·발전기 등) 대체할 것으로 예상되기도 한다.

연료전지의 장점으로는 친환경성 및 높은 발전효율, 설치 장소의 용이성, 적용 분야의 다양성 등이 제시된다. 여타 발전방식과는 달리 연소과정이 없기 때문에 오염물질을 배출하지 않는다. 수소와 산소의 전기화학반응을 통해 발전하는 방식이기 때문에 오직 전기, 열, 물이 생성될 뿐이다.

또 연료전지는 일반적으로 40% 이상의 발전효율을 자랑하며, 함께 발생하는 열을 활용한 복합효율(약 80%)을 감안한다면 매우 효율적인 발전시스템이다.

연소과정이 없어 유해물질을 배출하지 않고, 소음이 적다는 장점은 발전설비 설치 장소 선택에서 자유로울 수 있음을 의미한다. 이는 곧 도심지 분산 발전도 가능함을 의미하며 장거리 송수신에서 발생하는 전력의 손실도 없음을 뜻한다.

미세먼지 '제거' 등 입증된 효과들

우리나라는 몇해 전부터 미세먼지 문제가 심각하게 대두되고 있다. 하지만 연료전지는 대기오염 배출물질이 없으며, 오히려 미세먼지를 제거하는 대형 공기청정기 효과가 있다.

연료전지 1MW는 성인 1만명 이상이 호흡할 수 있는 공기를 흡입해 미세먼지, 초미세먼지, 불순물을 걸러 깨끗한 공기를 Cell에 공급한다. 연료전지가 확대될수록 석탄발전소는 점차 감소돼 미세먼지 발생이 줄어들게 된다.

소음은 기준치 이하(연료전지 기기에서 발생하는 소음은 최대 65dB(100m 측정시 약 24dB~54dB 수준)에 그친다. 별다른 문제가 없음에도, 사업자들은 방음벽을 설치해 주민들의 심적 우려까지 해소하고 있다.

또한 연료전지의 전자파는 생활가전(헤어드라이기 37.91mG, 가습기 19.5mG) 보다도 월등히 낮은 0.3mG 수준이다. 연료전지의 전자파는 국내 전계 안전기준치의 약 3% 수준, 자계 안전기준치의 약 0.04% 수준이다.

뿐만 아니다. 연료전지는 냄새 이슈도 없다. 오폐수·악취 등 배출이 전혀 없다. 이는 현재 가동중인 연료전지 발전소 주변에서 악취로 인한 민원이 접수되지 않은 사실로도 증명된다.

연료전지를 기저열원 및 기저전원으로 사용해 에너지를 공급하게 되면, 해당지역에 에너지 자립도를 높일수 있고, 타지역으로부터의 외부수열 이슈에 대한 지역주민간의 대립도 경감시켜 지역화합에 이바지 할 수 있다.

이처럼 연료전지는 여러 신재생에너지원 중에서도 에너지전환 선도, 계통안정성이 탁월한 분산전원, 기저열원·기저전원, 국토이용효율성 등 차별화된 장점들이 있다.

업계 관계자는 "연료전지는 미래 청정에너지사회의 에너지 공급원으로서 그 역할을 충분히 담당할 수 있다"면서 "정책 패러다임의 변화에 맞춰 정부의 신재생에너지 시설에 대한 지원규모, 지원범위 등 지원제도에 대한 과감한 개선 노력이 요구된다"고 말했다.

 



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