[D:로그인] 중부발전, 연료전지 인프라 확충 매진…수소경제시대 '선도'

62.7MW 규모 연료전지 설비 보유 눈앞

'진정한 친환경' 블루·그린수소 생산 박차

한국중부발전 인천연료전지 전경. ⓒ한국중부발전

최근 세계는 급변하는 물결 속에 다양한 생존법을 제시하고 있습니다. 기후변화 등 자연재해에 대응하기 위한 탄소 중립, 감염병 팬데믹을 극복하기 위한 비대면 문화 확산, 디지털 첨단 기술을 접목한 4차 산업혁명 등 저마다 시장 선점을 위해 발 빠르게 움직이고 있습니다. 우리나라 공공기관 역시 이러한 변화에 적응하기 위한 중장기 계획을 수립 중입니다.

하지만 지난해부터 시작된 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19)으로 공공기관 역점 사업에 관한 관심은 크게 줄어든 상황입니다. 데일리안이 기획한 [D:로그인]은 공공기관의 신사업을 조명하고 이를 통한 한국경제의 선순환을 끌어내고자 마련됐습니다. 네트워크에 접속하기 위해 거쳐야 하는 [로그인]처럼 공공기관이 다시 한국경제에서 활약하는 모습을 조명할 수 있기를 기대합니다. <편집자 주>

연료전지 사업 확장으로 친환경에너지 보급 매진

한국중부발전이 연료전지 인프라 확충으로 친환경에너지 보급 의무를 성실하게 이행하고 있다. 중부발전은 2017년 충남 보령시에 7.5MW 규모 보령연료전지를 준공한 후 지난해 인천 1단계(15.8MW), 세종연료전지(5.3MW), 서울연료전지(6MW) 사업을 준공하며 연료전지 사업 확장에 나섰다.

아울러 최근 인천 2단계 사업(15.8MW)을 자체사업으로 추진하고 있으며, SK가스·두산건설과 손잡고 광주 상무지구 연료전지(12.3MW)를 구축하고 있다. 이 사업들은 내년 하반기에 준공될 예정이다. 이 사업들까지 성공적으로 추진하면 중부발전은 총 62.7MW 수준의 연료전지를 보유하게 된다.

그중에서도 인천발전본부는 중부발전 최대 규모 연료전지 시설(1·2단계 880kW✕72호기=31.6MW)을 보유하고 있다. 이를 통해 연간 약 277GWh의 전력과 17만Gcal의 열을 생산해 인천 지역에 공급하고 있다. 이는 약 10만 가구의 전력, 2만5000가구의 열을 공급할 수 있는 생산량이다.

현재 인천발전본부 연료전지는 복합발전과 마찬가지로 천연가스(NG)를 연료로 사용한다. 연료전지의 개질기를 통해 NG에서 수소가스만 분해한 후 전기화학 반응을 통해 전기와 열을 생산하는 방식이다. NG를 수소로 변환하는 과정에서 탈황 공정, 개질 공정, CO 제거 공정이 이뤄지기 때문에 연료전지 발전설비는 황성분 및 CO가 생산되지 않는 신재생 설비로 분류된다.

중부발전의 연료전지는 단순 개조만으로 수소 단독연료 사용이 가능해 수소시대 선도적 역할을 이행할 것으로 기대된다. 중부발전 관계자는 "연료전지의 기본 원리는 수소를 이용해 전기화학 반응을 하는 것"이라며 "인천 연료전지는 현재 NG를 연료로 사용하고 있지만 향후 수소시대 걸음에 맞춰 기존 설비의 단순 개조만으로 수소 단독연료 투입이 가능하다"고 설명했다.

연료전지는 발전효율이 높고 공간효율성도 좋아 도심지 분산전원으로 활용할 수 있다는 장점을 인천 연료전지는 향후 신재생에너지 중심의 미래 전원계통 구성에서 중요한 역할을 담당하는 대표적 사업이 될 것으로 중부발전은 기대하고 있다.

수소경제시대 대비해 블루·그린수소 생산 박차

진정한 탄소중립을 의미하는 '연료전지 연료의 100% 수소화'가 중부발전의 수소생산 구축사업을 통해 현실화하고 있다.

중부발전은 보령발전본부 유휴부지를 활용해 SK그룹과 연간 25만톤 수소 생산이 가능한 세계 최대 규모 블루수소 생산 플랜트 구축사업을 추진 중이다. 이를 통해 수소산업 생태계를 조성하고 양질의 지역 일자리 창출에도 기여한다는 구상이다.

블루수소는 LNG 등에서 수소를 추출하는 과정에서 이산화탄소를 포집·저장해 탄소 배출을 줄인 수소를 말한다. 중부발전은 작년 11월 SK, 충남도, 보령시와 업무협약을 체결하고 블루수소 생산플랜트 구축사업에 착수했다. 이 글로벌 청정수소 도입 프로젝트인 'H2STAR 프로젝트'에 선정됐다.

중부발전 관계자는 "석탄화력 폐지에 대응한 블루수소 전후방 산업 육성으로 지역산업 생태게 전환에 기여할 것으로 기대한다"고 말했다.

중부발전은 그린수소 생산기술 개발에도 매진하고 있다. 그린수소는 태양광, 풍력발전 등 무탄소에너지인 재생에너지를 이용해 물을 분해애 얻는 수소를 의미한다. 이산화탄소(CO₂) 배출 없는 수소를 생산, 저장, 활용할 수 있다.

현재 제주는 풍력, 태양광 등 재생에너지 발전량이 최대 42%를 기록하고 있다. 이에 날씨나 계절에 따라 발전량이 전력수요를 초과하는 미활용 전력 처리 문제가 증가하고 있다. 향후 20%까지 재생에너지 발전량이 늘어나는 내륙에도 동일한 문제가 발생할 것으로 예상돼 미활용 전력 소비와 그린수소 보급을 위해 생산기술 개발이 필요하다.

중부발전은 국내 최초 풍력발전소의 잉여전력을 수소로 변환·저장하는 기술을 개발했다. 이는 기존 전력계통에 변동성 재생에너지를 수용하는 전력 계통 안정성을 확보하고 그린수소 생산기반을 마련했다는 점에서 의미가 크다.

중부발전이 개발해 제주 상명풍력에 적용한 P2G(Power To Gas) 그린수소 기술은 국가 수소경제 기본계획 중요 전략과제의 초석을 마련했다는 평가다. 이는 기획재정부의 혁신 우선과제와 한국판 뉴딜 2.0 공공기관 선도형 뉴딜사업에 선정되기도 했다.

향후에도 중부발전은 수소발전 시대를 앞당기기 위해 P2G 원천 기술력 확보를 위한 연구개발을 적극 지원할 계획이다. 아울러 수소 생산설비 증설을 통해 그린수소 생산 기술개발과 수소발전운영 기술개발에 최선을 다할 예정이다.

[인터뷰] 김동준 한국중부발전 인천발전본부장

김동준 한국중부발전 인천발전본부장. ⓒ한국중부발전

Q. 한국중부발전이 연료전지사업에 뛰어든 배경을 설명해 주신다면

"RPS제도에 따라 500MW 이상 발전설비를 보유한 발전사업자는 총발전량의 일정 비율 이상을 신재생에너지를 이용 및 공급하여 친환경에너지 보급 의무를 이행하고 있다.

신재생에너지원 중 신에너지에 해당하는 연료전지는 가장 높은 이용률과 우수한 발전효율로 단위발전량이 가장 많아 의무이행 효용성이 높다. 또 대기오염물질 배출량도 극히 적어 최초 개발에 착수하게 됐다"

Q. 연료전지 1·2단계에 이어 3단계 증축 계획에 있다고 들었는데

"인천발전본부에는 기력폐지 유휴부지를 보유하고 있다. 넓은 부지 활용이 가능함에 따라 단계적으로 연료전지 설비용량 증설이 계획돼있다. 이를 활용해 정부의 신재생에너지 정책에 부응해야 한다"

"유휴부지를 활용하면 기존 유틸리티(용수, 연료 등)를 이용해 추가 설비 증설 시 투자비용 절감이 가능하고, 연료전지배열 판매 여건이 좋아 추가 사업성 확보가 용이하다. 인근 지역난방용 열 공급으로 5단계까지 추가 열수급도 가능할 것으로 검토된다. 인근 주택가와 3km 이상 떨어져 소음으로 인한 민원 등에도 자유로우며 인접한 SK에너지와의 협업을 통해 경제성있는 연료(수소) 공급에도 큰 이점이 있다"

김동준 중부발전 인천발전본부장이 연료전지에 대해 설명하고 있다. ⓒ한국중부발전

Q. 중부발전 인천발전본부가 운영하는 연료전지의 특성은 무엇인가

"정부 청정수소 보급 장기목표 이행을 위해 현재 연료전지는 업계 활성화를 위한 지대한 역할을 하고 있다. 청정수소인증제도 정착과 수소 생산기술, 연료전지 효율 향상 등 지속적인 기술 개발이 필요하다. 향후 사업 여건 확보 시 수소연료전지 보급 확대, 전력단가 저하를 위한 기자재 단가 하락 효과에 기여할 것으로 기대된다"

Q. 진정한 탄소중립을 의미하는 '연료전지 연료 100% 수소화'를 위해 중부발전이 노력하고 있는 부분은

"보령발전본부 유휴부지를 활용해 SK그룹과 연간 25만톤 수소 생산이 가능한 세계 최대 규모 블루수소 생산 플랜트 구축사업을 추진 중이다. 이를 통해 수소산업 생태계를 조성하고 양질의 지역 일자리 창출에도 기여할 계획이다"

"그린수소 생산기술 개발에도 매진하고 있다. 중부발전은 국내 최초 풍력발전소의 잉여전력을 수소로 변환·저장하는 기술을 개발했다. 이를 통해 기존 전력계통에 변동성 재생에너지를 수용하는 전력 계통 안정성을 확보하고 그린수소 생산기반을 마련했다. 중부발전이 제주 상명풍력에 적용한 P2G 그린수소 기술은 국가 수소경제 기본계획 중요 전략과제의 초석을 마련했다는 평가다"