[월간수소경제 이종수 기자] 발전용 연료전지에 대한 오해와 진실을 허심탄회하게 토론하는 자리가 마련돼 관심을 끌었다.

녹색에너지전략연구소(이사장 윤형기)는 지난 13일 한국과학기술회관 소회의실에서 ‘발전용 연료전지의 쟁점과 과제’라는 주제로 신재생에너지 쟁점 토론회를 개최했다.

이해원 한국과학기술연구원 책임연구원은 ‘발전용 연료전지의 오해와 진실 그리고 정책제언’이라는 발제에서 “글로벌 에너지 동향을 보면 온실가스 감축을 위해 에너지 효율 향상과 재생에너지 확대에 집중하고 있다”라며 “특히 수소는 에너지영역(전기, 열, 연료) 간 그리고 에너지 전달 및 분배망을 연결할 수 있어 미래 저탄소 에너지 시스템의 운영 유연성을 향상시키는 핵심수단”이라고 밝혔다. 

이 연구원은 “수소경제사회 전환의 핵심은 재생에너지(단기)와 CCS(장기) 기술”이라며 “덴마크의 2050 시나리오에 따르면 바이오매스 소각열과 잉여 풍력 전기로 수소를 생산하고 이산화탄소를 포함하는 바이오가스의 업그레이드를 통해 재생메탄, 합성연료를 생산한다는 계획이고 전기, 가스, 수송연료 그리드의 통합 연계 가능성을 실증시험 중”이라고 설명했다.

이 연구원은 “모든 수소기반 재생에너지 연계 경로는 복수의 전환 단계를 거치기 때문에 전체 전환 사슬의 최종 효율은 20~30% 정도로 낮은 편이지만 그리드 간 전환을 통한 응용영역은 다양하다”고 말했다.

그는 “열병합 연료전지 발전은 그리드 전력과 온사이트 가스 연소열로 구성된 기존 시스템에 비해 35% 이상의 에너지 효율 향상 효과가 있고 가정용에서 상업용 및 발전용까지 모든 응용 범위에서 동일 이상의 효과를 보인다”라며 “연료전지의 최대 비용 요인인 LNG 가격의 변동성이 연료전지 발전산업의 불확실성을 가중시키고 있고 수익을 양분하는 SMP와 REC 가격의 동반 하락으로 수익성이 악화되고 있어 열 에너지에 대한 크레디트 강화로 에너지 정책 기여도를 제고할 필요가 있다”고 강조했다.

대규모 블랙아웃과 정전 손실, 자연재해로 인해 연료전지가 재평가 받고 있다는 설명이다.  이 연구원에 따르면 온사이트 자가발전은 피크부하 저감 및 온실가스 감축 수단으로 활용되고 있다. 일본의 에너팜은 연료 다변화 및 에너지효율 향상을 통해 그리드 유연성을 확보하고 있다. 유럽의 에너필드는 피크 송배전부하 저감과 백업파워 설비투자 효율성을 제고하고 있다.

이성호 세종대학교 기후변화센터 연구위원은 ‘발전용 연료전지 보급의 문제점과 정책 개선’이라는 발제에서 “수소는 자연상태에서 탄화수소, 물 등의 화합물로 존재해 에너지를 변환하고 이용하는 운반체일뿐 에너지원이 아니다”라고 주장했다.

그는 “현재 청정이라고 주장하는 수소의 대부분은 천연가스 등 화석연료에서 생산되는데 수소를 생산하는 과정에서 화석연료를 연소할 때와 같이 이산화탄소를 발생시켜 지구 온난화를 야기한다”라며 “연료전지가 소음, 진동, NOX 배출이 적은 것은 장점이지만 LNG를 개질해 사용하는 우리나라의 연료전지는 현재 일반 LNG발전소보다 발전효율이 낮아 연료를 더 많이 소모하기 때문에 같은 전력을 생산하는 데 이산화탄소 배출량은 LNG의 추가 사용량만큼 더 많다”고 밝혔다.

이 연구위원은 또 “국제적으로 수소와 연료전지를 재생에너지로 분류하는 나라도 없고 IEA 재생에너지 분류기준에도 포함되지 않는다”고 말했다.

그는 “전력가격이 저렴한 우리나라에서는 자가용 연료전지 보급은 병원, 여관, 목욕탕처럼 열 사용이 가능한 특정한 곳 외에는 경제성을 갖기가 어렵다”라며 “또 발전용 연료전지는 RPS 지원제도로 인해 1GW 연료전지 발전소가 보급돼 가동될 경우 연간 1조5,000억원의 국민부담(전기료 추가 부담)으로 돌아오는 한편 태양광발전은 생산원가가 많이 하락했지만 연료전지는 10년 전과 동일하고 수출도 전무한 상황에 있는 등 산업효과도 미미하다”고 말했다.

이에 따라 재생에너지로 생산한 수소를 사용하는 연료전지발전소와 분산전원으로서 에너지 종합효율이 80%를 넘을 경우에만 RPS 지원이 필요하다는 것이 이 연구위원의 주장이다.   

이 연구위원은 “화석연료 수소를 사용하는 대규모 연료전지 발전은 가스복합화력보다 에너지효율성이 떨어지므로 지원을 중단하고 소형열병합으로써 에너지효율성이 높은 분산형 열병합발전 용도에 맞게 지원하는 방향으로 전환이 필요하다”고 밝혔다.

■ 주제발표에 이어 열띤 토론, 상호 이해 폭 넓혀

주제발표에 이어진 패널토론에서 문상진 두산퓨얼셀 영업본부장은 “연료전지 발전은 500MW 이상 발전과 비교하면 효율이 떨어지는 것은 맞다”라며 “하지만 전기만 바라본다면 SOFC의 경우 블룸에너지의 시스템은 55~60%, PEFC가 저온형이면서 45% 안팎의 효율이 가능할 것으로 예상한다”고 말했다.

문 본부장은 “분명한 것은 100MW 규모 분산전원(전기에 국한하더라도)의 경우 타발전원이 연료전지 효율을 따라잡지 못한다는 것”이라며 “500MW 이상 연료전지 중앙발전은 우리의 마켓과 다르고 우리는 분산전원 열병합발전용이 마켓”이라고 말했다.

그는 “두산이 보급한 연료전지는 모두 도심지에 있다”라며 “연료전지가 청정하게 최고의 효율로 전기와 열을 생산할 수 있는 솔루션이라고 자신있게 말할 수 있다”고 밝혔다.

문 본부장은 또  “아이가 엄마 젖을 먹고 어느 정도 자립할 때 젖을 떼는 것처럼 연료전지 자립은 길어야 10년 정도로 이 기간 중 정부의 지원이 필요하다”라며 “또 연료전지 가격저감은 기술개발과 정부의 초기 지원이 있을 때 가능하고 자립하면 해외로 진출해 경쟁력을 발휘할 수 있다”고 말했다.

이지언 환경운동연합 팀장은 “전력은 국가 재원 및 국민의 전기요금과 직결되는 문제로 정책적 신뢰성을 검증을 받아야 신재생에너지에 대한 국민의 수용성을 높일 수 있다”고 말했다.

이 팀장은 “연료전지 기술전망에서 10년 내 경제성 확보가 가능하다고 했는데 아직은 불확실성이 있는 듯 하다”라며 “연료전지가 LNG를 효율적으로 이용한다고 하지만 LNG가 화석연료라는 점에서 연료전지의 아킬레스건인 것 같다”고 말했다.

이임학 서울시립대 연구교수는 “지금까지 연료전지의 친환경성이 부각되지 않은 것 같다”라며 “발전용 연료전지의 스왑 분석에서 기회요인은 친환경성”이라고 말했다.

이 교수는 “환경부가 수도권 이외에도 먼지총량제도를 도입키로 했는데 사업장 입장에서는 부담이 될 것”이라며 “사업장은 전기와 열이 필요하기 때문에 열병합발전으로 할 수밖에 없고 먼지와 NOX 배출이 적은 연료전지 발전이 대안이 될 수 있다”고 말했다.

그는 또 “중앙정부가 분산전원을 11% 이하로 한다는 계획인데 이러한 규제를 풀어야 한다“라며 ”물론 화석연료(LNG) 이용 시 이산화탄소가 나오지만 기술개발을 통해 재활용하면 이산화탄소를 저감할 수 있다“고 밝혔다.

이상훈 녹색에너지전략연구소 소장은 “연료전지가 인류에 꼭 필요한 기술이라는 점이 확인된다면 신성장동력으로 키울 수 있을 것”이라며 “향후 미래에 확장 가능성이 없다고 판단되면 계속 연료전지를 밀고 나가는 것은 어려울 것이고 연료전지의 미래 발전 가능성을 보여주는 것이 중요하다”고 말했다.

이 소장은 “연료전지가 다른 발전에 비해 환경성이 높다고 하지만 비용적인 부분을 배제하면 연료전지로 대기오염총량제에 대응한다고 해도 산업을 영위하기 힘들 것”이라고 말했다. 

윤준성 서울시 녹색에너지과 신재생에너지팀장은 “서울시는 어떻게든 분산전원을 해야 하고 에너지자립률을 높여야 한다는 방침”이라며 “원전 하나 줄이기 정책의 일환으로 2020년 에너지자립률 20%를 달성하기 위해 연료전지 300MW 보급 목표를 갖고 있다”고 말했다.

윤 팀장은 “정부의 ‘재생에너지 3020’ 정책에서 연료전지가 배제됐지만 연료전지는 도심에서는 좋은 에너지원이라는 평가를 받고 있다”라며 “어느 정도까지는 연료전지 보급 정책을 지속할 것”이라고 말했다.