2019-06-19 23:00 (수)
서울시, 중·대형 신축건물 발전특화 수소연료전지…설계기준 만든다
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서울시, 중·대형 신축건물 발전특화 수소연료전지…설계기준 만든다
  • 백영대 기자
  • 승인 2019.05.28 10:35
  • 댓글 0
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발전효율 최대 60%로 현존 최고 ‘고체산화물형 연료전지(SOFC)’ 도입 추진
계안 반영 위한 설계기준 하반기 고시, 연면적 10만㎡ 이상 건물에 즉시 적용

[KNS뉴스통신=백영대 기자] 화석연료인 석유·석탄이 고갈돼 가고 환경오염에 대한 경각심이 커지면서 수소에너지가 그 대안으로 떠오르고 있다.

이러한 가운데, 서울시가 새로 짓는 민간 중·대형 건물에 기존 방식보다 발전효율이 10% 이상 높은 차세대 수소연료전지(고체산화물형 연료전지, SOFC)가 도입될 수 있도록 설계기준 마련에 나선다.

수소연료전지는 수소와 산소의 화학적 반응을 통해 전기 에너지와 열에너지를 생산하는 신재생에너지 설비다.

화력발전처럼 연료를 태워 내뿜는 대기오염물질이 없어 친환경적이고, 태양광의 1/300, 풍력의 1/30 정도의 공간밖에 차지하지 않아 설비 크기 대비 에너지 생산량이 가장 높다.

수소는 물에서 시작해 다시 물로 돌아가는 무공해 에너지원으로, 화석연료나 원자력 발전을 대체할 궁극적인 대체 에너지이자 클린에너지로 평가받고 있다.

최근 전 세계 에너지의 흐름도 탄소의 비율은 줄이면서 수소의 비율은 늘리는 방향으로 진행되고 있으며, 수소차, 수소연료전지 같이 수소를 주요 에너지원으로 사용하는 ‘수소경제’ 활성화를 위한 각 국의 노력도 활발하다.

차세대 고효율 연료전지인 고체산화물형 연료전지(SOFC, Solid Oxide Fuel Cell)는 발전효율이 최대 60%로 현존하는 수소연료전지 가운데 가장 높아 ‘발전특화’ 연료전지로 각광받고 있다.

특히, 건물 관리를 위해 야간에도 항상 전력이 필요한 중·대형 건물이 많은 대도시에 적합하다는 평이다. 미국·일본 등에서는 이미 상용화돼 건물·주택에서 운영되고 있으며, 국내에서는 올해 1월 경기도 분당에 발전 사업용으로 최초 도입돼 운영 중이다.

수소연료전지 종류는 수소와 산소의 화학반응에 필요한 전해질(전류를 흐르게 하는 물질)에 따라 나뉜다.

현재 민간건물에 설치·운영 중인 연료전지의 대부분을 차지하는 고분자전해질형 연료전지(PEMFC)의 경우 100℃ 이하의 낮은 작동온도 때문에 쉽게 끄고 켤 수 있어 전력이 필요할 때만 가동하는 주택이나 소규모 건축물에는 적합하다.

다만 상대적으로 낮은 발전효율(35~37%) 때문에 전력이 상시 필요한 중·대형 건축물에서는 수소 추출에 사용되는 도시가스 요금 대비 발전실익이 낮아 전기요금 단가가 높은 여름철 전력 성수기나 열에너지가 필요한 시기에만 단시간 가동되는 형편이다.

아울러, 현재 연료전지 가운데 유일하게 PEMFC 방식만 KS 인증기준이 있어 건물 규모나 용도와 관계없이 주로 PEMFC 방식으로만 보급되고 있다.

서울시는 새로 짓는 중·대형 민간 건물에도 고체산화물형 연료전지(SOFC)가 도입될 수 있도록 설계기준(성능표준값)을 마련한다고 밝혔다.

하반기 중 고시하고, 고시 즉시 적용한다는 계획이다. 우선 연면적 10만㎡ 이상인 환경영향평가 대상 건물부터 적용하고 내년부터는 연면적 3천㎡ 이상(서울시 녹색건축물 설계기준 심의대상) 건물로 확대한다.

이렇게 되면 서울시 신축 건물은 고분자전해질형 연료전지(PEMFC), 인산형 연료전지(PAFC), 고체산화물형 연료전지(SOFC) 등 선택 가능한 연료전지 종류가 총 3종으로 확대된다.

건물의 크기와 용도, 에너지사용 패턴 등을 고려해 맞춤형 연료전지를 선택 가능해질 것으로 보인다.

또, 이달 초 기존보다 6.5% 인하된 ‘연료전지용 가스요금’이 신설돼 수소추출에 사용되는 도시가스 요금 대비 전기발전 실익이 커지는 만큼, 실가동률도 증가할 것으로 기대된다.

연료전지 설계기준은 설치 용량당 어느 정도의 에너지를 생산하는지를 나타내는 것으로, 건물에 실제 도입하려면 설계기준에 따라 설계안에 반영해야 한다.

서울시는 2012년부터 민간 건물 신축 시 건물이 필요한 에너지 일정 비율 이상을 신재생에너지로 자급하도록 해, 서울시 건물에는 태양광, 수소 연료전지 같은 신재생에너지 설비 보급용량이 지속적으로 증가하고 있다.

서울시는 국내 업체에서 개발 중인 건물용 고체산화물형 연료전지(SOFC) 제품들의 상용화가 목전에 있고 정부도 올 초 발표한 ‘수소경제 활성화 로드맵’에 따라 이 분야의 R&D를 지원 중인 만큼, 이번 설계기준 마련을 통해 건물용 수소연료전지 시장을 선도적으로 정착시키고 수소경제 활성화에도 기여한다는 목표다.

현재 STX중공업, ㈜미코, 경동나비엔 등 국내 업체에서 개발한 건물용 제품이 상용화에 앞서 실증시험(2018~2020년) 중에 있다.

서울시는 2012년부터 시작한 원전하나줄이기 정책에 따라 민간건물의 수소연료전지 설치가 점점 늘고 있으며, 올해 총 400kW 규모로 신규설치가 예상돼 연간 100억 원대의 건물용 연료전지 시장이 조성될 것으로 전망하고 있다.
이런 추세를 고려하면 향후 5년 간 총 102MW(△발전용 100MW △건물용 2MW) 고체산화물형 연료전지(SOFC)가 보급될 것으로 시는 예상하고 있다. 생산 전력량은 18만 가구가 1년 동안 사용하는 것과 맞먹는 규모(7억9천만kWh)로 에너지자립도시를 위한 주요설비로 자리매김할 것으로 기대된다.

황보연 서울시 기후환경본부장은 “서울시는 2009년부터 연료전지 발전소 유치, 수소연료전지차량 충전소 운영 등 누구보다 항상 먼저 수소경제 활성화를 위해 움직여 왔다”며, “국내 업체에서도 개발 중인 발전특화 연료전지인 SOFC의 건물용 연료전지 시장을 서울시가 선도적으로 조성해 수소 산업 발전 및 수소경제 활성화를 이끌도록 하겠다”고 밝혔다.

백영대 기자 kanon333@hanmail.net


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