국가차원 적극적인 지원 이뤄져야


경제적인 전력사업용 에너지원… 향후 에너지시장 기술 주도
2012년 수소스테이션 50개소·분산전원시스템 300기 목표



환경오염 및 지구온난화 문제, 에너지 자원의 고갈 및 지역적 편중 등 많은 문제점이 발생하는 지금 현재 우리나라는 에너지 소비 10위이고 에너지 해외 의존도는 2002년 기준으로 97.3%에 달하며 수입금액만도 GDP의 8%를 상회하는 약 375억불에 이르고 있다. 더구나 에너지 소비 증가율은 OECD국가 중 1위이며 당분간 이같은 추세는 계속될 전망이다.
이렇게 에너지 사용이 증가함에 따라 짊어지게 될 환경부담금과 같은 사회적 간접비용, 그리고 날로 불안해지는 중동지역의 정세가 국가 에너지 안보에 미치는 영향 등을 고려할 때, 수소·연료전지 기술개발에 따른 경제적·사회적 파급효과는 매우 크다고 할 수 있다.
우리정부도 이같은 인식 하에서 또한 앞으로 우리나라를 에너지 자원빈국에서 21세기 에너지 기술강국으로 육성한다는 대명제 아래 다양한 대체에너지기술개발 및 보급지원 정책을 펴고있는 것도 사실이다. 특히 최근 수소·연료전지분야를 10대 차세대 성장동력의 하나로 선정하여 더욱 지원을 집중할 예정이다.
수소·연료전지 기술개발의 필요성을 기술적인 측면에서 보면 연료전지 발전기술은 수소에너지로 대표되는 미래에너지 경제 구도에 있어서 풍력, 태양에너지 등과 같은 자연에너지의 수급상 불균형을 가장 경제적으로 조절할 수 있는 전력사업용 에너지원은 물론 자동차용 및 배터리 대체 이동전원용 등 그 응용범위도 매우 넓어 향우 에너지 시장을 주도할 대표적인 기술로 그 경제적인 개발가치가 매우 크다고 할 수 있다.
그리고 경제적인 측면에서 보면 우리나라가 현재 에너지 다소비 및 수입국가로서 에너지원의 다변화라는 과제와 함께 지속적인 고품질 전력요구의 증대 및 전력산업, 가스산업의 규제철폐와 구조조정이 진행되고 있는 현 상황에서 수소에너지를 이용한 연료전지 발전 시스템의 적극적인 개발은 필수적이다.
특히, 향후 분산형 전원시장과 수송용 및 IT기기용 이동전원 분야에서의 잠재적 시장규모가 천문학적 규모로 예상됨에 따라 연료전지 기술확보에 대한 세계 각국의 연구개발 경쟁은 더욱 치열해질것으로 전망된다. 이와같이 에너지 산업 전 분야에 걸쳐 파급효과가 큰 수소·연료전지 기술은 반도체, LCD디스플레이에 이은 우리나라의 차세대 성장엔진으로 개발하는 것이 적합하며, 국가적 차원의 연구능력 집중을 통한 종합적, 효율적 연구개발 체계 확립이 시급하다고 할 수 있다.
수소·연료전지에 대한 정부의 최종 보급목표는 1단계(03-05) 기술개발 및 신뢰성 회복, 2단계(06-08) 실증적용, 3단계(09-12) 시장진입 및 확대단계를 통해 수소 스테이션은 50개소, 분산전원시스템은 누적 300기(250-1,000kW), 상업용 발전시스템은 누적2,000기(10-50kW), 가정용 발전시스템은 누적 1만기(3kW이하), 수송용 연료전지 시스템은 승용차 1만대, 버스 5,000대이다.
이같은 목표아래 정부는 전력용 분산형 연료전지 발전시스템과 관련 2008년까지 열병합 250kW급 외부개질형 MCFC발전시스템 개발을 목표로 1단계(2000-2004년)에 100kW급 시스템 개발, 2단계(2005-2006): 250kW급 시스템 개발, 3단계(2007년-2008년): 250kW급 모듈 개발을 단계별 목표에 따라 진행할 계획이다.
자동차용 연료전지 발전시스템은 2013년까지 최대출력 80kW, 스택출력밀도 1.2kW/L, 시스템 출력 밀도 최대출력 80kW, 시동가능온도 -30℃, 수명 5,000시간, 단가 10만원/kW인 실용성 및 상품성을 확보한 자동차용 연료전지 발전 시스템을 개발할 목표를 가지고 있다.
1단계(2004-2006년)목표는 최대출력 80KW, 스택출력밀도 0.8kW/L, 시스템출력밀도 0.45kW/L, 시동가능온도 0℃, 수명 1000시간이다. 2단계(2007-2009년)목표는 최대출력 80kW, 스택출력밀도 1.0kW/L, 시스템출력밀도 0.55kW/L, 시동가능온도 -20℃, 수명 3000시간, 단가 700,000원/kW이다. 3단계(2010-2013년)목표는 최대출력 80kW, 스택출력밀도 1.2kW/L, 시스템 출력 밀도 최대출력 80kW, 시동가능온도 -30℃, 수명 5,000시간, 단가 10만원/kW, 연료전지 버스 5,000대를 보급하는 것이다.
수송용 연료전지는 고분자 연료전지(PEMFC)로 가정용, 휴대용 연료전지 기술과 상당 부분이 공통 기술이기에 기술의 공유화 방안을 개발을 계획하고 있다.
가정용, 상업용 연료전지 시스템은 2010년까지 주거용, 상업용, 산업용 시장을 목표로 발전효율 40%, 배열효율 40%, 배열온도 60℃, 급탕가능, 단가 200만원/kW하는 10kW급 이하의 상용화 연료전지 시스템 개발을 목표로 하고 있다.
1단계(2004-2006년)목표는 발전효율 35%, 단가 2,000만원/kW하는 3KW급 가정용 연료전지 시스템 개발이다. 2단계(2007-2010년)목표는 3kW급 가정용 연료전지 상용시스템 개발 및 10kW급 상업용 연료전지 시스템 개발이다.
3kW급 가정용 연료전지 시스템의 경우, 정부에서 책정한 보급 목표인 2008년까지 10,000기 보급을 달성하기 위해서는 개발 시스템의 효율 및 신뢰성, 생산단가가 관건이다. 그래서 기술개발의 효율성 제고를 위해 산·학·연 협동 연구 및 선진 기술 벤치마킹 방안을 개발할 계획이다.
휴대용 연료전지는 2008년까지 용량 400Wh/kg, 수명 3,000시간인 IT용 미세 수소 제조장치가 장착된 50W급 PEMFC 개발과 50W급 노트북 PC용 DEFC개발을 목표로 하고 있다.
단계별 목표로는 1단계(2004-2006년)목표는 마이크로 연료 프로세스 개발 및 50W급 DMFC 개발이다. 2단계(2007-2010년)목표는 위에서 언급한 최종목표와 동일하다.
수소·연료전지 분야에 대한 전반적 사회의 인식은 최근 급속히 개선되어 개발의 필요성 면에서는 어느 정도 사회적 합의가 도출되었다고 할 수 있으나 아직 수소·연료전지 분야의 기술수준과 거리가 있으며, 또한 이를 해결하기 위한 투자비의 규모, 소요시간 및 실현 확실성 등에 잠재한 위험도를 고려하면 국가 차원의 지원이 반드시 필요하다.
다행히 최근 정부는 수소·연료전지 분야가 갖는 중요성을 새로이 인지하여 기술개발에서부터 시장기반 확보에 이르기까지 필요한 여러 제도적 지원책을 마련하고 있어 기술의 보급환경은 크게 개선되고 있고 그 동안 미온적이던 기업의 참여 의지도 매우 강화되고 있는 추세이다.
그러나 정부가 목표로 하고 있는 수소·연료전지 산업 창출을 위해서는 △투자 회수 기간을 고려한 보다 장기적인 지원제도(10년이상)의 마련 △국내 기술개발 경쟁력을 강화하기 위한 인력 양성 활성화 제도의 도입 △기술교류 및 도입 활성화(실증, 시범사업포함) △국제표준화사업에 대한 적극적 지원 △보급 확대를 위한 대국민 교육 및 홍보 제도 강화 △수소 인프라 구축에 대한 적극적 지원 등 지원 제도를 반영해야 한다.

〈최홍석 기자>