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세계최대∙최초 ‘부생수소 연료전지 발전소’ 준공 ∙∙∙ “수소경제 선도할 새 이정표”
세계최대∙최초 ‘부생수소 연료전지 발전소’ 준공 ∙∙∙ “수소경제 선도할 새 이정표”
  • 염현주 기자
  • 승인 2020.07.29 13:58
  • 댓글 0
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수소에너지, 자원 유한성 뛰어넘는 대안으로 떠올라
수소 만드는 과정에서 순수한 물만 생성 ∙∙∙ ‘친환경적’
부생수소 연료전지, 일종의 수소 재활용 ∙∙∙ 무 연소/무 대기오염

[도시경제] 한화에너지(대표 정인섭)는 지난 28일 ‘부생수소 연료전지 발전소 준공식’을 개최했다고 밝혔다. 부생수소를 활용한 세계 최초∙최대 규모의 연료전지 발전소다.

발전소는 연료인 수소를 인근에 위치한 한화토탈로부터 공급을 받는다. 석유화학공정에서 발생하는 부생수소가 지하 배관을 타고 공급되는 방식이다.

기존 화력발전과 달리 온실가스, 황산화물(SOx), 질소산화물(NOx) 등의 환경오염물질이 전혀 배출되지 않는 ‘친환경’ 발전이다.

수소에너지는 기존 화석연료가 갖고 있는 자원의 유한성과 한계를 뛰어넘는 가장 강력한 대안으로 떠오르고 있다.

양승조 충남지사는 “부생수소 연료전지 발전소는 수소경제를 선도하는 대한민국의 새로운 이정표”라며 “수소경제 육성을 도정 최우선 과제로 삼고 수소산업의 새로운 미래를 충남에서 만들어 갈 것”이라고 밝혔다.

지난 28일 ‘부생수소 연료전지 발전소 준공식’이 열렸다. 부생수소를 활용한 세계 최초∙최대 규모의 연료전지 발전소다. (출처: 충청남도청)
지난 28일 ‘부생수소 연료전지 발전소 준공식’이 열렸다. 부생수소를 활용한 세계 최초∙최대 규모의 연료전지 발전소다. (출처: 충청남도청)

부생수소 연료전지, 발전효율 높아 ∙∙∙ 공기정화 효과 기대

수소는 한 개의 양성자(proton)와 한 개의 전자(electron)로 구성된 가장 간단한 원소다. 지구상에서 약 70%를 차지할 만큼 흔하지만 자연상태에서 물(H₂O) 등 화합물로 존재하기 때문에 변환 또는 추출 과정을 거쳐야 얻을 수 있는 2차 에너지원이다. 수소를 만드는 과정에서 유해한 부산물을 배출하지 않고 순수한 물만 생성돼 친환경적이다.

수소 연료전지는 수소와 산소의 전기화학반응을 통해 전기와 열에너지를 생산하는 발전 시스템이다. 연소를 통한 에너지 변환과정을 거치지 않고 바로 전기를 생산한다. 에너지 손실이 적어 발전효율이 높다.

수소 연료전지를 만들기 위해서는 우선 수소를 추출하는 과정이 필요하다. 추출하는 방법은 ▲물의 전기분해 방식 ▲천연가스 개질 ▲부생수소 활용 등 크게 세 가지로 나뉜다.

전기분해 방식은 태양광, 풍력 등 신재생에너지로 생산한 전기를 물에 가해 수소와 산소로 분해하는 것이다. 이 때 고순도의 수소를 얻을 수 있다.

천연가스 개질 방식은 가장 많이 사용되고 있다. 황(S) 성분이 제거된 천연가스(CH₄)에 열과 촉매를 가해 고농도의 수소를 얻을 수 있는 방식이다. 천연가스와 수증기(H₂O), 이산화탄소(CO₂)를 반응시켜 수소(H₂)를 생산한다.

그러나 전기분해 방식은 추가 전력을 사용해야 한다는 점, 천연가스 개질방식은 주원료인 천연가스의 가격 경쟁력이 낮다는 점 등에서 경제성이 부족하다는 지적이 있다.

부생수소는 석유화학공정이나 철강 등을 만드는 과정에서 부수적으로 나오는 물질이다. 나프타(직류가솔린, naphtha)를 전환하는 정유공정에서 발생한다.

특히 부생수소 연료전지는 부생수소를 재활용한 것이기 때문에 경제적이다. 개질과정도 필요 없어 발전효율이 높다. ‘무(無) 연소, 무(無) 대기오염’으로 공기정화 효과도 기대할 수 있다.

출처: 게티이미지뱅크
출처: 게티이미지뱅크

연간발전량 40만㎿h ∙∙∙ 16만 가구 사용 가능

‘부생수소 연료전지 발전소’(이하 발전소)가 충남 서산 대산석유화학단지에 들어섰다.

한화건설이 설치∙시공을 맡았다. 지난 2018년 총 사업비 2,550억 원을 들여 0.44㎿(메가와트)급 연료전지 114대를 설치했다. 설비용량은 50.16㎿에 달한다. 부지는 2만㎡(약 6,000평)다.

발전소는 한화토탈로부터 고순도 수소를 공급받아 전력을 생산한다. 연간 발전량은 40만㎿h(메가와트시)로 16만 가구가 사용할 수 있는 규모다.

질소산화물과 이산화탄소 배출도 거의 없다. 소음도 60dB(데시벨)에 불과하다. 대화를 나눌 수 있을 만큼이다. 발전 효율(발전기에 투입하는 에너지에 대한 발전량의 비율)은 50%로 33%인 석탄화력 보다 높다.

발전소는 건설 기간 중 연인원 2만 5,000명의 고용을 창출했고 지역 내에서 20명을 고용했다.

환경적인 측면에서 ▲황산화물∙질소산화물·미세먼지 등 환경오염물질 배출 전무 ▲초미세먼지를 비롯한 대기오염물질 정화 ▲화학산단 내 신재생 친환경 발전을 통한 지역 이미지 개선 등의 효과가 기대된다.

 

「수소경제 활성화 로드맵」 신산업 창출 목표 ∙∙∙ 수소차∙연료전지 양대 축

한편 산업통상자원부(장관 성윤모, 이하 산자부)는 지난해 1월 「수소경제 활성화 로드맵」을 발표했다. 수소경제를 통해 자동차∙선박 등 수송분야와 전기∙열 등 에너지 분야에서 새로운 시장과 산업을 창출하기 위해서다. 산자부는 “수소차와 연료전지를 양대 축으로 세계 최고 수준의 수소경제 선도국가로 도약하겠다”고 약속했다.

지난 6월에는 30개 수소산업 관련 기관과 해외 청정수소 공급망 구축을 위한 상호협력 업무협약(MOU)을 체결하면서 그린수소해외사업단을 발족했다. 2030년 이전 해외에서 청정수소를 들여오는 것이 목표다.

지난 1일 출범한 수소경제위원회는 「수소경제 기본계획」을 수립∙시행∙점검∙평가하고 관련 정책조정, 국가 간 협력, 생태계 구축 등 수소경제 선도국가로 도약하기 위한 주요 정책을 추진하고 있다.

[도시경제=염현주 기자] yhj@citydaily.kr


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