공해 거의 없는 무한에너지 일부 난제 해결되면
4년내 실용화될 듯 비싼 설치비 줄이는게 과제
4년내 실용화될 듯 비싼 설치비 줄이는게 과제
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물에 전기를 가하면 수소와 산소가 분해된다. 거꾸로 수소와 산소를 결합시키면 물이 만들어지면서 많은 전기와 열이 발생한다.
20세기 ‘석유 문명’을 대체할 21세기 수소 경제를 뒷받침하는 기본원리다.
세계 각국과 글로벌 기업들이 수소 시대로 진입하기 위해 엄청난 예산과 인력을 투입해 관련 기술을 개발하고 있다.
무제한에 가까운 수소와 산소를 이용한 에너지원이 개발된다면 인류 문명이 한 차원 도약할 것이 분명하기 때문이다.
수소를 사용한 연료가 보편화되면 장점이 아주 많다. 우선 수소는 무한(無限) 에너지에 가깝기 때문에 실용화되면 값도 싸고 환경오염 걱정도 사라진다.
먼 훗날의 꿈같은 얘기가 아니다. 우리 기업과 정부도 가정용 전력과 냉난방을 해결할 수 있는 가정용 수소연료전지 개발에 속도를 내고 있다.
관련 기술 개발도 상당히 진척된 상태다. 에너지 업계에선 몇 가지 난제만 해결되면 2010년쯤 저렴한 가격으로 수소 연료 전지를 보급할 수 있을 것으로 예상하고 있다.
◆집집마다 수소 발전기
수소연료전지는 쉽게 말해 가정에 소형 수소 발전기를 설치하는 것으로 보면 된다. ‘전지’라는 이름이 붙어 있지만, 니켈·리튬전지 같은 2차 전지와는 개념이 다르다.
2차 전지는 화학에너지를 저장했다가 전기 에너지로 전환하는 장치. 저장된 에너지를 다 쓰면 새로 충전해야 한다. 하지만 연료전지는 연료가 공급되는 한 계속 전기를 발생시키는 장치다.
효율도 훨씬 높다. 연료인 수소를 얻는 방법은 여러 가지다. 수소 운반 탱크나 수소 충전소 같은 시설은 아직 어렵고, 비용도 많이 든다.
풍력·태양열에서 얻은 전기로 물을 분해해 수소를 얻는 방법도 활발하게 연구되고 있다. 현실적으로는 천연가스에서 얻은 수소를 연료로 사용하는 방법이 가장 먼저 실용화될 전망이다.
◆수소→전기 생산장치가 핵심
가정용 연료전지 시스템은 도시가스에서 수소를 추출하는 연료변환기(Fuel Processor), 수소에서 전기를 생산하는 스택(Stack), 생산된 직류를 교류로 바꾸는 인버터(Inverter), 연료전지에서 나오는 폐열(廢熱)로 난방용 온수를 공급하는 폐열회수 장치, 제어 장치로 구성된다.
핵심은 스택이라 불리는 장치다. 연료변환기에서 나오는 가스를 이용해 전기를 발생시키는 장치인데, 안전성과 내구성 확보가 가장 큰 과제다.
현재 가스 밀봉기술, 분리판 제작 등의 연구가 가장 활발하게 진행되고 있다. 인버터는 스택에서 발생된 직류 전기를 가정에서 사용할 수 있도록 220V 교류로 전환하는 장치다.
연료전지 시스템에서 발생하는 잉여 전력을 저장하는 역할도 한다. 효율을 높이는 것이 과제인데, 현재 80~90%의 효율을 보인다고 한다.
집에 설치할 수 있을 만큼의 설비를 소형화하고, 누구나 쉽게 사용할 수 있도록 하는 운전 편의성도 높이는 연구가 진행되고 있다.
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◆고효율·청정 에너지가 강점
우리보다 앞서 가고 있는 일본에선 연료전지를 사용할 경우 일반 전기와 보일러를 쓸 때보다 전기요금과 난방비를 12~13% 정도 줄일 수 있다는 연구 결과가 나왔다.
가스의 화학 에너지를 직접 전기에너지로 전환하기 때문에 기존의 가스 발전에 비하여 이산화탄소(CO2)가 약 30~40% 줄어든다.
재래식 발전에서 나오는 질소화합물(NOx), 유황화합물(SOx)의 배출도 획기적으로 줄일 수 있다. 산성비의 원인 물질이다. 먼지·소음·진동도 거의 없다.
가정이 단독 발전소인 셈이기 때문에, 발전 노조의 파업에도 전기 끊길 걱정도 없다. 물론 외딴 집까지 설치해야 하는 송·배전 설비도 필요 없다.
◆가격이 문제
문제는 비용이다. 현재 단계에선 가구당 설치비가 1억3000만원이나 든다.
월 720㎾h의 전기 생산을 위한 LNG(액화천연가스) 구입 비용 10만원도 추가된다.
10만원으로 전력과 난방을 다 해결할 수 있어 어느 정도 경제성은 확보된 셈이다. 기업들은 가구당 설치비를 최대한 줄이기 위해 안간힘을 쓰고 있다.
GS 퓨어 셀 배준당 사장은 “2008년까지 가구당 설치비를 8000만원대로 낮추고, 2010년 설치비를 1000만원대로 줄이면 집에 설치하려는 가구가 획기적으로 늘어나면서 수요가 폭발할 것”으로 전망했다.
• 日기술이 가장 앞서… 한국 맹추격
• 세계시장 규모 2010년 1000억달러 달할 듯
• 세계시장 규모 2010년 1000억달러 달할 듯
수소연료전지 분야에서도 일본이 가장 앞서가고 있다. 마쓰시타전기, 도시바전기, 도요타자동차, 산요전기 등 굴지의 대기업들이 참여, 기술 개발이 한창이다. 2010년 가정용 연료전지시장의 규모가 1400억엔(약 1조2000억원 상당)에 달할 것이란 전망도 있다.
일본은 올해 480대를 실전 배치, 실용화 단계에 들어섰다. 도요타자동차가 2010년 수소연료전지를 이용하는 자동차를 출시할 것이란 소식도 있다.
국내에선 GS 퓨어셀을 시작으로 퓨어셀 파워, 대구도시가스 등 민간 기업과 한국에너지기술연구원이 진출해 있다.
일본은 올해 480대를 실전 배치, 실용화 단계에 들어섰다. 도요타자동차가 2010년 수소연료전지를 이용하는 자동차를 출시할 것이란 소식도 있다.
국내에선 GS 퓨어셀을 시작으로 퓨어셀 파워, 대구도시가스 등 민간 기업과 한국에너지기술연구원이 진출해 있다.
삼성전자도 올해 8월 가정용 연료전지시장 참여를 공식 선언했다. LG·효성도 자체 기술을 개발 중인 것으로 알려졌다.
한국생산기술연구원 한명근 박사(나노표면기술팀)가 24일 세계 최초의 하이브리드 기술을 접목한 소형전지시스템 개발에 성공하는 등 관련 기술 개발도 속도를 내고 있다.
한 박사팀이 새로 개발한 연료전지는 노트북 컴퓨터나 군사용 휴대 장비에 10시간 이상 전력을 공급할 수 있다.
산업자원부는 ‘수소경제 마스터플랜’을 통해 2010년까지 1만~2만대, 2020년 75만대, 2040년 390만대 보급을 목표로 하고 있다.
산업자원부는 ‘수소경제 마스터플랜’을 통해 2010년까지 1만~2만대, 2020년 75만대, 2040년 390만대 보급을 목표로 하고 있다.
지난 8월부터 3년 계획으로 한국가스공사와 10개 가스회사들이 참여, 가정용 연료전지 40대를 설치한 뒤 모니터링 작업을 하고 있다.
시범 설치된 시스템 설치비는 1억3000만원이지만 대량 생산 등을 통해 2010년엔 1000만원대로 낮출 계획이다. 한명근 박사는 “2010년 수소 연료전지시장 규모가 1000억달러에 달할 전망”이라며 “반도체·LCD산업과 견줄 만큼 큰 시장이 형성되면 세계 시장을 놓고 일본과 제2의 전쟁을 치르게 될 것”이라고 말했다.
(방성수기자)
(방성수기자)
출처 : 조선일보 지난기사
