[르포]냉장고 닮은 박스서 전기 생산…'공해·소음·발열' 없는 3無 발전소

KT대덕2연구센터 내 설치된 연료전지 발전소 (사진=김상윤 기자)

[대전=이데일리 김상윤 기자] 대전광역시 유성구에 위치한 KT대덕2연구센터. 지난달 28일 연료전지 발전소 취재를 위해 찾은 이곳엔 100평 남짓 규모의 땅에 대형 냉장고 모양의 기기 72개가 들어서 있다. 카본메탈 색상의 연료전지 모듈들이다. 배선, 배관, 기기 등으로 가득차 있는 건물을 예상했지만 실제는 깔끔한 디자인의 이 모듈들이 수소연료전지 발전소다.

연료전지 발전소를 찾은 장세용 구미시장은 “잔디만 깔면 공원처럼 보이겠다”고 농담을 던지기도 했다는 후문이다. 이영준 블룸SK퓨얼셀 SCM매니저는 “연료전지 발전소는 ‘발전소의 아이폰’이라고도 불릴 정도로 간결한 디자인을 갖추고 있다”고 말했다.

디자인만 간결한 게 아니다. 명색이 발전소임에도 에어컨 실외기보다 조용했다. 5m정도 떨어진 펜스 밖에서는 대화를 나누는 데 아무 지장이 없을 정도다. 30m 떨어진 곳에서는 심야 주거지역 수준의 소음밖에 나오지 않는다고 한다. 발전 과정에서 발생하는 열은 모듈 상부로 내보내는데 주변 나무나 식물들이 아무 영향 없이 자랄 만큼 발열량도 많지 않다.

이곳에서 생산하는 일일 전력은 총 2.4MW다. 일반 가구에서 하루평균 3KW 정도를 쓰는 점을 고려하면 약 800가구가 쓸 수 있는 전력량이다.땅값이 비싼 성남시 분당구에 위치한 분당 연료전지발전소는 모듈을 복층으로 올려 설치단가를 줄였다. 연료전지 발전소는 석탄이나 원자력발전소 달리 전력 소비지역과 가까운 위치에 설치가 가능하다. 그만큼 송전망을 단축할 수 있어 전력손실도 줄어든다. 연료전지 발전소와 같은 분산형 발전소만의 경쟁력이다.

◇황산화물, 오·폐수 등 유해물질 배출 NO

수소연료전지발전소에서 차로 15분 거리에 블룸SK퓨얼셀 공장이 있다. 블룸SK퓨얼셀은 SK건설과 세계적인 연료전지 제작사인 미국 블룸에너지가 고체산화물 연료전지(SOFC)의 국산화를 위해 지난 1월 설립한 합작법인이다. 지분율은 SK건설이 49%, 블룸에너지가 51%다. 회사 측은 영업비밀 유출 우려로 공장 내부를 공개하지 않는 대신, 별도로 마련된 전시관을 통해 연료전지 발전방식을 소개하고 있다.

연료전지는 액화천연가스(LNG)에서 수소를 추출해 산소와 반응시켜 전기를 생산한다. 연료전지에 LNG를 주입하면 전해질을 통해 수소와 일산화탄소로 분리되고 여기에 산소를 주입하면 전기화학반응이 이뤄져서 전기가 발생하는 구조다.

연료전지의 가장 큰 장점은 다른 발전원에 비해 악취나 오·폐수 등 유해물질 배출이 없다는 점이다. 황산화물(Sox)은 아예 없고, 질소산화물(Nox)도 극미량(0.005kg/Mwh)에 불과하다. 산소와 수소가 만나 화학작용을 일으키면 전기 외에 생산하는 것은 물 뿐이다.

김세준 블룸SK퓨어셀 부사장은 “LNG를 분해하는 과정에서 일산화탄소가 나오고 산소와 결합하면서 이산화탄소가 발생하지만 극히 미미하다”면서 “사실상 청정에너지”라고 강조했다.

블룸SK퓨얼셀 연료전지는 총 9개의 모듈이 한세트로 구성된다. 연료처리장치(1개), 전력변환장치(1개), 발전장치(6개), 보조발전장치(1개)에서 하루에 300KW를 생산한다.

블룸SK퓨얼셀은 이중 연료처리장치 외에, 외부모듈인 수(水)처리모듈(WDM)과 모니터링&제어 모듈도 국산화한다는 방침이다.

생산규모는 2021년 연산 50MW로 시작해 향후 2027년에는 400MW까지 점진적으로 확대할 계획이다. 국내서 생산한 연료전지는 내년 1월 착공하는 연료전지 발전소부터 공급한다.

현재 블룸SK퓨얼셀은 계약에 따라 국산화를 진행하면서 국내 130여개 부품제조사와 협업체계를 만들어가고 있다. 충분한 부품 생태계가 꾸려진다면 국산화를 넘어 연료전지 수출도 가능하다. 현재 연료전지 1위 사업자인 두산퓨얼셀과 함께 연료전지 시장을 확대하는데 일조할 것으로 기대된다.

◇기술개발로 발전단가 낮추는 게 관건..주민우려 줄여야

그러나 해결해야 할 과제들이 적지 않다. 비싼 발전단가가 가장 문제다. 수소연료전지의 발전 단가는 지난해 기준 ㎾h당 241원이다. 한국전력거래소에 따르면 지난 7월 기준 ㎾h당 원자력 발전단가는 76.6원, 석탄(유연탄)은 90.1원, LNG는 126.8원 수준이다. 지난 8월 기준 PPA 방식에 따른 태양광 전력의 ㎾h당 구입 단가는 ㎾h당 103.65원으로, 수소연료전지 발전단가가 가장 비싸다.

정부의 계획대로면 2040년까지 약 120.5원으로 떨어지지만 여전히 비싼 전기다. 발전단가 중 70%정도 차지하는 LNG 가격이 획기적으로 낮아지거나 저렴한 수소공급이 전제되지 않는 한 가격경쟁력 제고에는 한계가 있다. 이산화탄소가 석탄화력대비 34% 수준에 그치지만, 온실가스가 발생한다는 점에서 완전한 그린에너지라고 보기 어렵다는 문제도 있다.

주민 수용성을 높이는 것도 관건이다. 고압의 수소를 압축하는 수소탱크와 달리 연료전지는 폭발 위험이 없다. 하지만 연료전지발전소 건설을 추진 중인 지역 곳곳에서 폭발 사고 등을 우려한 주민들의 반발로 첨예한 갈등이 벌어지고 있다.

김세준 블룸SK퓨얼셀 부사장은 “연료전지 용량을 늘려서 설치비를 줄이고, 수소와 공기 중 산소를 결합해 전기를 만드는 연료전지 스택(stack)의 교체주기를 현행 5년에서 7년으로 늘리는 기술을 개발하면서 발전단가를 낮추려고 하고 있다”면서 “객관적인 데이터를 제공하면서 주민들의 의견을 설득하는 게 관건”이라고 말했다.