[e브리핑] 2030년 글로벌 수소연료전지 25GW... 정부 하반기 R&D 지원 나서

수소·연료전지는 에너지 변환효율이 높고, 오염물질, 소음, 진동이 적은 친환경 전원설비로 알려져 있다. 에너지 전환 과정에서 발생하는 손실이 적어, 기존 화력발전보다 발전 효율이 높고 물 이외의 부산물이 없어 오염 물질 발생이 미미하고 소음·진동도 적다.

글로벌 발전용 연료전지 시장규모는 2017년 670MW에서 2030년 25.4GW까지 성장할 전망이다. 국내 수소·연료전지 분야 또한 점진적으로 확대되고 있으며, 2019년 기준 국내 발전사업용 연료전지 누적 보급량은 464MW로 지속적인 확대가 전망되고 있다.

산업부는 지난 9일 2021년 하반기 수소·연료전지 분야 신규 기술개발 과제 공고 및 추진 계획을 밝혔다.

대상 사업은 신재생에너지 핵심기술개발과 그린수소 생산 및 저장시스템 기술개발 사업 내 9개 과제이며, 1차연도에는 총사업비 720억원 중 128억원이 지원될 예정이다.

하반기 신규 과제는 청정수소 기반 수소경제로의 전환을 촉진하고 탄소중립 달성에 기여하기 위한 기술 확보를 목적으로 기획됐다.

AEM 기술 확보 등 대규모 청정수소 공급 추진

먼저 수전해를 통한 수소 생산 방식 중 하나인 음이온교환막 수전해(AEM) 기술을 확보하고 암모니아로부터 수소를 대량 추출하는 기술을 개발하여 대규모 청정수소 공급에 기여하는 것을 목표하고 있다.

AEM 기술은 전극 소재로 귀금속을 사용하지 않고 재생에너지 부하변동 대응이 쉬워 차세대 그린수소 생산 방식으로 부상 중이며, 아직 세계적으로 상용화 초기단계로 국내 기술 확보 시 세계 수전해 시장을 선도할 것으로 기대되고 있다.

더불어 이미 상용화가 이뤄진 수전해 시스템인 알칼라인(PEM) 방식의 신뢰성·내구성을 높여 그린수소 생산 기반을 공고히 할 계획이다. 알칼라인 방식은 알칼리 용액을 전해질로 사용하는 수전해 방식으로 내구성이 높고 장치 가격이 낮으나 동일용량 대비 장치 사이즈가 크다. 양이온 고분자 전해질을 이용한 수전해 방식으로 부하변동성 대응에 용이하나 전극으로 귀금속을 사용해 고비용이다.

암모니아는 기존 글로벌 공급망과 인프라를 활용할 수 있으므로 가장 효율적인 해외 청정수소 저장·운송 수단 중 하나로 고려되고 있다.

현재는 암모니아에서 하루 40kg의 수소추출이 가능한 단계로 상용급 플랜트 수준으로 가는 전 단계인 2t급 실증기술을 확보해 향후 국내에 도입되는 그린암모니아에서 대규모 그린수소를 생산하고, 유통하는 데에 기여할 예정이다.

수소 모빌리티 보급 분야 확대... 탄소배출 저감 촉진

정부는 현재 수소차 위주의 수소 모빌리티를 항공용·선박용 등 다양한 수송분야로 확대해 탄소배출 저감을 촉진한다는 계획이다.

항공용 연료전지의 소재·부품 단위 경량화 기술개발로 무게를 절반 수준으로 줄여 미래 교통수단으로 각광받는 도심항공교통(UAM)의 동력원으로 수소 기반의 연료전지 사용이 앞당겨질 것으로 기대되고 있다.

미래 해외 청정수소 도입의 주요 운반 수단이 될 액화수소 운송선의 동력원으로 친환경 무탄소 연료인 액화수소를 사용하는 선박용 연료전지 시스템 설계기술을 확보해 청정수소 도입에 차질없이 대비할 전망이다.

건물 청정수소 인증제도 마련 나서

기타 LNG를 사용하는 건물용 연료전지의 CO2 포집 기술 확보, 청정수소 기반 친환경 수소사회를 구현하기 위한 청정수소 인증제도 설계 등을 추진하여 탄소중립 실현을 위한 기반 구축도 지원할 예정이다.

산업부와 에너지기술평가원은 오는 10월 12일까지 접수된 사업계획서의 사전검토 및 평가를 거쳐 12월 중 최종 수행기관을 확정하고 협약을 체결할 예정이다.

업계 관계자는 “수소·연료전지는 태양광·풍력 등 다른 신재생에너지원 대비 발전단가가 높아 보급 확대를 위해서는 기술개발을 통한 가격 경쟁력 확보가 우선”이라며, “연료전지의 대형화와 내구성 제고 등의 효율성 향상 관련 기술개발을 비롯해 원료 생산 단가를 낮추기 위한 수소의 대량생산 기술개발이 필요하다”고 전했다.