연료전지는 수소를 연료로 이용해 전기에너지를 생성하는 발전 장치다. 수소와 공기 중의 산소를 반응해 물과 에너지를 만들어내는 방식이다. 물을 전기분해하면 수소와 산소가 발생하는데 이를 역이용한 형태다. 연료전지는 발전시설부터 선박, 자동차, 드론 등에 시범적으로 활용되고 있다. 발전원으로서는 유해가스 발생이 거의 없고, 소음도 적은 친환경 발전원으로 꼽힌다.
연료전지는 세계적으로 기후변화에 대응하고 탄소중립을 달성하기 위한 중요 발전원 중 하나로 꼽힌다. 친환경 전원이면서 열과 전력을 동시에 공급할 수 있는 것이 가장 큰 장점이다. 전력과 열을 소비처에서 직접 공급받는 분산전원으로서 유용하게 활용할 수 있다. 또 건물용 연료전지 시스템을 각 가정마다 열병합 발전을 활용할 수 있다. 수송용으로도 석유를 연료로 사용하는 내연기관차 대안으로 떠오르고 있다.
연료전지는 전해질 종류에 따라 △고분자 전해질 연료전지(PEMFC) △고체 산화물 연료전지(SOFC) △알칼리 연료전지(AFC) △용융탄산염 연료전지(MCFC) △인산 연료전지(PAFC) △직접 메탄올 연료전지(DMFC) 등으로 구분한다. PEMFC는 현재 가장 널리 쓰이는 연료전지로 약 80℃에서 작동하고 60% 수준이다. SOFC는 연구개발이 활발하게 이뤄지는 연료전지로 약 1000℃의 매우 높은 온도에서 작동한다. PAFC는 200℃의 저온에서 작동하고 효율은 37~42% 수준이지만 발생하는 열까지 함께 이용하면 80%까지 높일 수 있다.
세계적으로 연료전지 시장은 우리나라, 미국, 일본을 중심으로 형성되고 있다. 한국과학기술기획평가원(KISTEP)이 후지경제를 인용해 분석한 자료에 따르면 2016년 시장규모 1조3000억원에서 2030년 41조원까지 성장할 것으로 전망된다. 한국수출입은행은 지난해 8월 발간한 '연료전지 개요와 현황' 보고서에서 수소를 활용하는 연료전지 수요가 2018년 2조2000억원에서 2030년 약 50조원 규모가 될 것으로 추정했다.
우리나라는 특히 발전용 연료전지 시장에 주력하고 있다. '두산퓨얼셀'과 함께 SK에코플랜트가 미국의 블룸에너지와 합작으로 법인을 설립한 '블룸SK퓨얼셀' 등은 우리나라 발전용 연료전지 시장을 양분하고 있다. 세계 발전용 연료전지 시장은 두산퓨얼셀과 블룸SK퓨얼셀이 사실상 장악하고 있다. 정부는 신재생에너지공급의무화제도(RPS) 등으로 발전용 연료전지 사업을 제도적으로 보조했다. 향후에는 우리나라가 주도하는 발전용 연료전지 기술이 경제성을 확보해야 한다는 분석이다.
정기석 한국에너지기술평가원(KETEP) 수소·연료전지 프로그램관리자(PD)는 “우리나라는 발전차액지원제도(FIT)나 RPS 제도로 연료전지 기술을 지원해왔고, 기술은 이미 검증됐다”면서 “향후 연료전지가 전력을 만드는 성숙한 기술들과 경쟁할 수 있도록 효율과 수명, 발전단가 등을 확보하는 것이 중요하다”고 말했다.
변상근기자 sgbyun@etnews.com
