[한국에너지신문] 한국전력공사(사장 김종갑) 전력연구원이 배터리를 이용해 수요가 늘어나는 시간대에 전기를 더욱 안정적으로 공급할 수 있도록 설계된 수소연료전지 발전소를 개발해 실증에 성공했다.
전력연구원은 에스퓨얼셀, 전남대학교, 강원대학교, 광주과학기술원과 공동으로 건물용 5kW급 연료전지와 배터리의 하이브리드 시스템을 세계 최초로 개발하고 한국전력 군산지사 사옥에 설치해 실증에 성공했다고 17일 밝혔다.
전력연구원이 세계 최초로 개발한 연료전지-배터리 하이브리드 시스템은 연료전지와 배터리의 장점을 결합한 것이다. 연료전지가 생산한 전력의 일부를 배터리에 충전했다가 전력 수요가 많은 시간대에 연료전지와 배터리에서 동시에 전력을 공급할 수 있다.
연료전지는 수소를 연로로 촉매를 활용해 산소와 반응시켜 전기와 열을 생산한다. 연소 과정이 없고 전력을 생산 후 순수한 물만을 배출하여 공해물질 배출도 없는 청정 에너지다. 연료전지는 석탄화력이나 원자력발전과 같이 전력 생산량은 높은 반면 순간적인 전력변화에 대응할 수 있는 능력은 부족하다. 반면 배터리는 에너지저장장치 등에 사용되어 짧은 시간 동안 순간적인 전력 부족에 대비할 수 있지만, 충전 용량의 한계로 지속적으로 전력을 공급하기 어렵다.
이번에 개발된 배터리는 순간적인 전력 변화에 배터리에 저장된 전력을 방전하거나 충전하여 연료전지의 안정적인 운용은 물론 주파수 조정과 같은 에너지저장장치의 역할을 수행할 수 있게 된다. 또한 전력연구원은 다른 연료전지에 비해 작동온도가 100℃이하로 낮아 예열 시 전기소모량이 적고 빠른 기동시간을 가진 고분자전해질막 연료전지(PEMFC)를 하이브리드 시스템에 적용했다.
PEMFC는 1990년대에 기술개발된 4세대 연료전지다. 가정용, 자동차용, 이동용 전원으로 이용. 가장 활발하게 연구되는 분야다. 실용화 및 상용화도 여타 연료전지보다 빠르게 진행되고 있다. 하지만 이론적인 최대 발전 효율이 75%로, 80~85%에 달하는 알칼리 연료전지(AFC), 용융탄산염 연료전지(MCFC), 고체 산화물 연료전지(SOFC) 등 전(前) 세대 연료전지보다는 다소 낮은 수준이다. 실제적인 효율은 40% 내외인 것으로 알려져 있다.
한편 정부는 지난 1월 수소경제 활성화 로드맵을 발표했다. 로드맵에 따르면 2018년 가정 및 건물용으로 총 7MW의 연료전지가 보급되어 있으며, 2022년까지 2018년 대비 7배 수준인 50MW의 연료전지를 설치할 계획이다. 전력연구원은 연료전지-배터리 하이브리드 시스템의 개발을 통해 연료전지를 더욱 널리 보급하는 데에 일조할 수 있을 것으로 보고 있다.
연구원 관계자는 “기술을 이전시키고 신재생에너지 설비 인증을 받아 본 시스템이 국내에 더욱 널리 보급될 수 있도록 노력하겠다”고 말했다.
