포스코파워 관계자는 “연료전지는 기술집약적인 산업으로 세계적으로도 초기 단계에 있는 만큼 후발주자들간 기술격차가 크지 않다”며 “적극적인 투자와 기술개발을 통해 대부분 해외에 의존하고 있는 신재생에너지 기술을 국산화해 경쟁력이 뛰어난 수출산업으로 육성할 수 있다”고 내다봤다.
연료전지는 수소와 산소가 가진 화학에너지를 전기화학 반응에 의해 직접 전기에너지로 변환시키는 고효율의 친환경 발전시스템이다. 이에 따라 세계 연료전지 시장도 연평균 80% 이상의 높은 성장세를 보이고 있다. 2020년에는 800억달러까지 확대될 것이란 전망도 나오고 있다. 이에 따라 미국, 유럽, 일본 등 선진국의 정부와 기업이 적극적으로 기술개발에 나서고 있는 상황이다.
현재 포스코파워가 주력하고 있는 MCFC(Molten Carbonate Fuel Cell, 용융탄산염 연료전지)의 경우 수백 kW에서 수백 MW까지 원하는 용량만큼 설치할 수 있고, 다양한 연료를 활용할 수 있어 도심에 최적화된 전력공급원으로 주목받고 있다.
설치장소도 다양하다. 아파트단지, 호텔, 병원, 대학을 비롯해 부생가스가 발생하는 쓰레기매립지, 하수처리장, 맥주공장은 물론 대규모 발전소에도 적용할 수 있다. 지하에 설치 가능한데다 제품을 쌓아올릴 수 있어 공간을 효율적으로 이용할 수 있다.
특히 작은 용량이라도 47%(일반 화력발전 35%)에 달하는 효율을 낼 수 있고, 열을 공급하게 되면 총 효율은 85%까지 가능하다.
에너지공급원으로서의 가치 뿐만 아니라 연관산업 유발효과도 크다. 공장이 들어선 포항 영일만항 산업단지에는 관련 부품, 소재를 생산하는 기업들이 대거 입주할 예정이다.
▲포스코의 차세대 성장동력, 발전용 연료전지
지난 2003년 연료전지 사업 검토에 들어간 포스코는 2007년 2월 포스코파워로 연료전지 부문을 이관하면서 사업을 본격화했다. 이에 맞춰 세계적으로 유일하게 MCFC 기술을 보유한 미국의 FCE사와 사업제휴를 맺었다.
포스코파워 관계자는 “MCFC의 신뢰성과 우수성은 전세계적으로 인정받고 있다”며 “미국 코네티컷주는 ‘CT100’ 프로젝트를 통해 2008년까지 도입예정인 68.7MW의 연료전지 중 67.7MW를 MCFC로 설치하기로 했다”고 말했다.
포스코파워는 2005년부터 서울 탄천하수처리장, 광주 조선대병원, RIST 등 3곳에 MCFC 제품을 시범설치한데 이어 2006년 11월에는 국내 최초로 남동발전에 상업용 연료전지 1기를 공급한 바 있다. 최근에는 HS홀딩스, 페이퍼코리아 등 민간 부문에서도 발전용 연료전지 사업을 추진하면서 사업에 활기를 띠고 있다. 중부발전 보령 홍보관, 동서발전 일산발전소, 남부발전 부산·신인천 발전소 등에도 각각 300kW, 2.4MW, 4.8MW급 MCFC형 제품 설치를 추진 중이다. 남동발전은 분당 복합화력에 연내 2.4MW급 제품의 추가로 설치할 예정이다.
포스코파워는 또한 한전과의 공동출자를 통한 연료전지 법인을 설립한다. 이를 위해 전문 컨설팅을 통한 사업전략 수립, 시장개발, R&D 등 전략적인 사업제휴 방안이 마련하고 있다.
▲포항을 연료전지 사업의 메카로
영일만항 배후산업 1단지 21만여m² 부지에 조성된 공장에는 연산 50MW 규모의 BOP 생산설비를 비롯해 2.4MW급 연료전지 발전소, 테스트라인, 홍보관, 통합지원동, 사무동 등이 들어선다.
포스코파워는 공장과 함께 사무동, 서비스센터, 연료전지 홍보관 등 관련 인프라를 갖춤으로써 제품서비스, 설치시공, 기술개발 등 본격적인 사업을 위한 일괄체제를 확보한다는 방침이다.
서비스센터는 국내 실증과제를 수행하면서 수년간의 설치운영 노하우를 보유한 전문인력을 갖추고 있다. 제품 가동률 보장, 1년 365일 원격모니터링, 문제 발생시 24시간 이내 현장방문 등 고객맞춤형 서비스를 제공하게 된다. 전국적으로 연료전지가 설치되면서 다른 지역에도 추가로 서비스센터를 설립할 계획이다.
사무동 1층에는 세계 최초의 연료전지 홍보관인 ‘포스코퓨얼셀 갤러리’를 개관해 아직 일반인에게 알려지지 않은 연료전지를 적극적으로 알려나갈 예정이다. 제품홍보관과 기술혁신관으로 구성된 포스코퓨얼셀 갤러리는 시스템 원리, 스택 제조공정 및 구성요소 등을 전시해 포스코 퓨얼셀의 현재와 미래, 서비스 등을 알기 쉽게 보여준다.
체계적인 연구개발을 위해 관련 조직을 포항으로 이전하고, 연료전지 핵심설비인 스택의 국산화 등을 추진하기 위한 전담 연구소가 설립된다. 이를 통해 배열회수와 가스터빈 연계를 통한 효율 향상, 비상전원·선박·군사시설 등에 적용할 수 있는 특화제품, 수십 MW급 대형제품 개발 등에 착수한다.
▲선진국 아낌없는 R&D·상용화 지원
각국 정부의 적극적인 지원도 활발하다. 미국은 수소에너지와 발전용 연료전지 R&D를 국가에너지정책의 최우선 R&D 분야로 선정하고 대규모 지원을 해오고 있다. 2003년부터 17억 달러를 투자해 5개년 R&D 프로그램 추진 중이며, 코네티컷, 캘리포니아 등 주정부 중심 보급지원제도 활성화돼 있다. 캐나다 역시 2003년부터 상업화 로드맵을 수립하는 등 정부 차원에서 적극적으로 나서고 있다. 캐나다의 산업 규모는 2002년 1억 달러에서 매년 급성장세를 나타내고 있다.
일본은 연료전지 상용화를 위한 실증사업에 중점을 두고 있다. 2010년까지 2.1GW, 2020년까지 10GW의 가정용 연료전지 등 분산전원용 연료전지를 보급사업을 시행 중이다. 유럽은 연료전지의 경제성과 내구성 향상에 주력하고 있으며, 실증사업을 확대해 2020년 상업화를 실현하다는 목표다.
차세대 연료전지 SOFC 개발
포스코파워는 차세대 발전용 연료전지 시스템인 SOFC (Solid Oxide Fuel Cell, 고체산화물 연료전지) 개발에도 주력하고 있다. 아직 세계적으로 R&D 단계에 있는 SOFC를 개발해 세계시장을 선점하겠다는 것이다.
이를 위해 2012년까지 총 676억원을 투자해 180kW급 제품을 개발할 계획이다.
RIST(포항산업연구원)을 중심으로 KIST, 에기연, 기계연 등 3개 연구소와 포스텍, KAIST, 연세대, 명지대 등 국내 대학을 비롯한 해외 6개 연구소가 이 프로젝트에 참여하고 있다. 이미 지난해 12월과 올 4월에 각각 2kW 및 5kW급 스택 개발과 운전에 성공한 바 있다.
SOFC는 PAFC(인산형 연료전지), MCFC에 이은 차세대 발전용 연료전지 시스템으로, GE, 지멘스, 롤스로이스 등이 기술개발에 박차를 가하고 있다.
포스코파워 관계자는 “이번 연구가 성공적으로 완료되면 기존 제품보다 발전성능, 설비안정성, 제품원가 등이 월등하게 개선된 신재생에너지 발전시스템을 출시할 수 있게 된다”고 설명했다.
포스코파워는 2013년부터 2015년까지 1000억원을 추가로 투자해 SOFC 대량생산 체제를 갖추고, MW급 시스템을 개발하는 등 본격적인 시장공략에 나설 계획이다.
이에 따라 해외 선진기업과 상당한 기술격차를 갖고 있는 세계시장에서 경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
