[리콘 코리아 2018] 두산 퓨얼셀, 국내 최초 최첨단 건물용 연료전지 기술 선보여
[리콘 코리아 2018] 두산 퓨얼셀, 국내 최초 최첨단 건물용 연료전지 기술 선보여
  • 조강희 기자
  • 승인 2018.04.30 13:11
  • 댓글 0
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독립 전시관서 주택용 제품 속속 선보여
주택·건물용 연료전지 생산 제품
주택·건물용 연료전지 생산 제품

[한국에너지신문] 두산은 독립 전시관을 운영하며 국내 최초의 주택 및 건물용 고분자전해질 연료전지(PEMFC)를 전시한다. 이 회사는 지난 2016년 국내 최초로 경기도 화성에 연간 주택용 연료전지 1만 대를 생산할 수 있는 설비를 갖추고 주택 및 건물용 600W, 1㎾, 건물용 5㎾, 10㎾, 순수 수소용 1㎾, 10㎾ 등 다양한 제품을 생산하고 있다. 25㎾와 100㎾도 개발하고 있어, 개발이 완료되면 곧 생산을 시작할 것으로 보인다.

두산 퓨얼셀은 이외에 미국 코네티컷주 사우스윈저에 1공장을, 전북 익산에 2공장을 보유하고 있다. 각각 연산 60㎿ 규모의 자동화된 셀 스택을 제작하고 조립할 수 있으며, 미국 공장의 경우 50년 이상의 제작 경험을 보유하고 있다. 두산은 미국의 클리어엣지파워와 국내에서 사업을 담당하던 퓨얼셀파워 등을 인수해 2014년 두산 퓨얼셀을 출범시키며 시너지를 극대화했다.

■ 연료전지, 대기오염물질 적고 용수 소모 없는 친환경 에너지원

연료전지는 대기오염물질의 배출이 적고 오폐수, 용수 소모가 없으며 온실가스를 절감할 수 있는 친환경 에너지원이다. 중간에 다른 과정을 거치지 않고 직접적으로 건물에 전기를 공급하기 때문에 설치 및 유지관리비가 적고 90% 이상의 효율을 자랑한다.

두산은 전자, 산업 차량, 모트롤, 정보통신, 두타면세점 등 7개 사업 부문을 운용하고 있으며 퓨얼셀은 그중 하나다. 연료전지 부문은 보급사업을 통해 전통적 발전 방식의 한계를 극복하고 다양한 에너지원을 이용하는 동시에 효율이 높고 청정한 에너지를 사용할 수 있도록 해 국가 경쟁력과 국민경제 발전에 기여하고 있다.

두산의 주택 및 건물용 연료전지는 전기와 온수를 동시에 생산한다. 도시가스 중의 수소와 공기 중의 산소를 화학반응시켜 직접 전기에너지로 바꿔 사용하고, 그 과정에서 나오는 열도 이용한다. 연료전지에서 생산된 직류전기는 전력 변환기를 통해 220V로 변환돼 일상생활에서 사용할 수 있다. 생산된 수소는 탱크에 저장해 필요할 때 연료 전지에 공급해 전기를 생산한다. 발전효율은 34.0~37.8%에 달하며, 열효율은 50.8~56.4% 정도로 총효율은 85.7~90.4%에 달한다.

연료전지 발전은 설치가 간편해 단독주택, 아파트 및 주상복합, 공장과 학교 등 다양한 에너지 다소비 대형 건물 등에 적용할 수 있다. 이 회사는 또 현재 울산 석유화학단지에서 발생하는 부생수소를 이용한 울산수소타운 총 90세대에 전기를 공급할 수 있는 195㎾h의 설비를 설치하기도 했다.

■ 수소생산에 가장 저렴한 기술은 천연가스 개질

연료전지 기술은 전해질의 종류와 동작 온도에 따라 분류된다. 가정용 및 건물용 1~100㎾ 규모의 PEMFC와 수송용 80~200㎾ 제품, 발전용 250㎾ 이상의 용융탄산염 연료전지(MCFC), 고체산화물연료전지(SOFC), 인산연료전지(PAFC) 등이 개발돼 있다.

현재까지 가장 경제적으로 활용할 수 있는 연료가 액화천연가스(도시가스)나 액화석유가스(LPG)이기 때문에 유지비가 발생하고 제품수명이 10년 정도로 짧은 단점이 있다. 하지만 열과 전기를 동시에 생산할 수 있고, 소음과 진동이 없는 점, 전기와 온수의 계통이 연계돼 안전성과 안정성이 확보되는 점, 공간의 크고 작음에 구애받지 않고 관리 편의성이 높은 점은 장점으로 꼽히고 있다.

남동발전과 부산그린에너지에 설치된 복층형 연료전지
남동발전과 부산그린에너지에 설치된 복층형 연료전지

■ 남동발전 분당본부·부산그린에너지 등 제품 납품 

두산은 발전용 연료전지 제품도 계속해서 보급하고 있다. 발전용 주력제품인 퓨어셀(PureCell) 400 제품의 경우, 이산화탄소 상쇄량이 연간 98만㎏에 달해 27만㎏을 상쇄하는 태양광과 54만㎏을 상쇄하는 풍력에 비해 2~3배 이산화탄소를 상쇄하는 효과가 있다.

2016년 준공돼 현재 가동 중인 남동발전 분당본부의 3단계 복층형 연료전지발전소에는 주기기로 두산의 연료전지가 설치돼 있다. 총 설비 규모는 5.72㎿로 세계 최초로 3층 복층형 구조를 갖췄다. 3층 복층형 구조로 기존 연료전지발전소보다 3배 이상 부지 절감 효과가 있다. 복층형으로 현재 세계 최대의 연료전지 발전소인 ‘부산그린에너지’에는 두산 제품 70기 30.8㎿ 규모가 납품됐다.

■ 프로판개질연료 부생연료 직접 사용 제품도 개발 중

두산 퓨얼셀 사업 부문은 현재 도시가스를 개질해 수소를 연료로 사용하는 제품을 생산하고 있으며, 프로판을 개질하거나 부생수소를 직접 연료로 사용하는 제품도 개발하고 있다. 

지난해 준공된 두산 익산공장은 연간 440㎾용 144대, 총 63㎿ 규모를 생산해 내는 국내 최대 발전용 연료전지 생산기지다. 두산은 미국 코네티컷주에 있는 연료전지 공장과 함께 국내외 연료전지 수요에 빠르게 대응하기 위해 이 공장을 만들었다.

특히 단위 전지 셀을 다량으로 쌓아 만든 발전기 본체인 스택(Stack) 생산라인을 자동화해 생산능력을 대폭 개선했다. 두산은 또 미국 현지에서 생산하던 연료전지 장비인 BOP를 국산화해 원가 경쟁력을 갖추고, 수소와 산소의 반응을 도와주는 전극(Electrode)도 자체 생산해 핵심부품의 안정적 수급체계를 구축했다.

두산은 올해 연료전지 사업에서 지난해 수주실적 4153억원의 3배 이상 규모인 1조 5000억원을 목표로 잡고 영업에 박차를 가하고 있다. 


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