[이제는 수소다 ⑫] 탄소중립·에너지 전환...발전사 5색 행보
[이제는 수소다 ⑫] 탄소중립·에너지 전환...발전사 5색 행보
  • 임호동 기자
  • 승인 2021.09.28 17:19
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한국남동발전 "수소와 함께 2050탄소중립" 
수소연료전지 부문 5조 8000억 투자, 동서발전
서부발전 "수소 혼소·그린수소 주목"
연료전지발전소 건립하고 수소 협업 이어가는 중부발전
융복합 기술, 청정암모니아 등 주목하는 남부발전

지속가능하고 청정한 에너지로의 전환은 대기오염과 지구온난화를 해결하기 위해 최우선적으로 고려돼야 할 사항으로 꼽힙니다. 현재 화석연료를 에너지원으로 사용하는 에너지 산업은 가장 많은 온실가스를 배출하는 산업이기 때문입니다. 이에 화석에너지원을 대체할 다양한 에너지원들이 논의되고 있는데, 그 중에서도 가장 큰 주목을 받고 있는 에너지원은 '수소(H2)'입니다.

수소는 우주 질량의 75%를 차지할 정도로 풍부할 뿐만 아니라 연소하더라도 소량의 물과 아주 적은 양의 질소산화물만 발생시키는 않는 청정에너지로 불립니다. 또한 질량 1g당 발열량이 석유보다 3배 이상 높은 에너지원으로, 신재생에너지가 가지고 있는 불안정성을 해소해줄 에너지로 주목받고 있습니다.

세계정부를 비롯한 일부 기업들은 수소 경제로의 전환을 목표로 하고 있으며, 수소 에너지의 주도권을 잡기 위해 치열하게 경쟁하고 있습니다. 이에 이번 기사에서는 국내 기업들이 수소 경제로 전환하기 위해 어떤 노력을 하고 있으며, 수소 사업을 이끌기 위해 어떤 기술을 연구하고 있는지 알아보겠습니다. 열 두번째 순서는 탄소중립 실현과 에너지 전환을 위해 수소 분야를 강화하고 있는 발전 공기업 5개사(한국남동‧남부‧동서‧서부‧중부발전)입니다. [편집자 주] 

 
수소 분야의 기술자문을 통한 핵심기술 확보와 상생협력 등을 위해 '기술자문 업무협약'을 체결한 한국남동발전과 한국과학기술연구원 청정신기술연구소. 2050 탄소중립 로드맵을 발표한 남동발전은 지속적으로 수소 부분을 강화하고 있다.(한국남동발전 제공)/그린포스트코리아
수소 분야의 기술자문을 통한 핵심기술 확보와 상생협력 등을 위해 '기술자문 업무협약'을 체결한 한국남동발전과 한국과학기술연구원 청정신기술연구소. 2050 탄소중립 로드맵을 발표한 남동발전은 지속적으로 수소 부분을 강화하고 있다.(한국남동발전 제공)/그린포스트코리아 

[그린포스트코리아 임호동 기자] 국내 발전 공기업인 한국남동‧남부‧동서‧서부‧중부발전 등 5개사가 최근 수소 사업을 강화하고 있다. 발전 공기업들은 각자의 방식으로 수소연료전지, 그린 수소, 수소 혼소 등 수소 기술 개발과 연구를 위해 다양한 기관과 협업을 이어가고 있으며, 연료전지발전소를 구축하는 등 적극적인 행보를 보이고 있다. 방식과 협업 기관의 차이는 있지만 발전 공기업들은 모두 탄소중립과 친환경에너지 전환 등 지속가능한 에너지 생산을 위해 수소에 주목하고 있는 상황이다. 

◇ 한국남동발전 "수소와 함께 2050탄소중립" 

한국남동발전은 탄소중립 이행을 위해 노력하고 있다. 지난해 3월 국내 최초로 2050 탄소중립 감축 시나리오를 구상한 바 있는 한국남동발전은 지난 6월 발전사 최초로 2050 탄소중립 로드맵을 발표하고, 탄소중립추진위원회를 정례적으로 개최하고 있다.

특히 남동발전은 2050 탄소중립 달성을 위한 핵심 감축전략으로 저탄소 에너지 전환, 탄소 포집 및 활용·저장 기술(CCUS) 개발 및 상용화, 미래 신기술 개발, 에너지효율 혁신, 탄소흡수원 개발 등을 5대 전략을 설정하고, 전략별 감축목표와 목표이행 기간을 구체화해 탄소중립을 이행한다는 방침이다.

그중에서도 남동발전이 주목하고 있는 분야는 단연 수소 분야다. 한국남동발전은 2022년 도입 예정인 ‘수소 연료전지 의무화제도’ 시행에 앞서 기존 연료전지 입지여건 및 인프라를 기반으로 부생수소, 추출수소, 청정수소 등을 활용한 고정비원가 절감 사업전략으로 초기시장을 선점하고, 국가적 수소경제 정책에 선도적 역할을 다한다는 계획이다. 수소발전의무화제도는 2022년부터 수소경제 확대를 위해 전력시장에 수소연료전지로 생산한 전력의 일정량 구매를 의무화하는 제도를 말한다.

이를 위해 남동발전은 지난 5월 10일 현대오일뱅크와 ‘신재생에너지사업 공동개발 협력을 위한 양해각서’를 체결했다. 이번 협약을 통해 현대오일뱅크는 수소를 생산해 공급하고 한국남동발전은 그동안 쌓아온 연료전지 발전소 운영 노하우를 제공해 합작 발전 법인에서 전기를 생산할 계획이다. 합작 법인에서 생산하는 전기는 수소 발전 의무화 제도에 따라 선정되는 의무 구매자에게 공급·판매할 예정이다.

이와 함께 남동발전은 한국과학기술연구원(KIST) 청정신기술연구소와 기술자문 업무협약을 체결했다. 수소에너지 분야에 대해 KIST와의 기술자문을 통한 핵심기술 확보 및 상생협력을 위해 추진된 이번 협약을 통해 한국남동발전은 정부과제・사업 관련 진행 협조와 확보 가능한 연료전지 운전 정보 등을 제공하고, KIST는 수소‧연료전지 기술력 향상을 위한 핵심기술 교육 및 기술적 자문을 진행하고 있다.

이외에도 남동발전은 수소 연료전지 관련 다양한 임직원 교육과 연구개발 등을 통해 수소에너지 전문인력 육성과 역량강화에 나서고 있다. 대외 경쟁력을 강화하기 위한 교육프로그램을 개발해 운영 중이며, 수소 연료전지분야 핵심기술을 보유한 외부전문가를 초청해 매월 수소-연료전지 역량강화 세미나를 진행하고 있다.

남동발전 관계자는 “재생에너지와 수소에너지 확산을 큰 골자로 하는 한국형 그린뉴딜 정책으로 인해 이와 관련한 전문성 확보가 필요한 상황”이라며 “전문 자문위원을 통한 교육커리큘럼을 통해 연료전지와 수소에너지의 글로벌 리더가 될 수 있는 발판을 마련하고자 한다”고 말했다.

이러한 남동발전의 수소 강화 의지는 지난 9월 9일 개최된 ‘제1회 탄소중립 미래포럼’을 통해서도 잘 나타났다. 이날 포럼은 수소경제로의 전환을 위한 전략적 방향 설정을 모색하기 위해 수소 분야를 중점적으로 진행됐다. 이날 김회천 한국남동발전 사장은 임직원들에게 “오늘 포럼에서 논의된 내용을 반영한 남동발전의 탄소중립 전략을 체계적으로 이행할 것”이며, “2050년까지 탄소중립을 달성하는데 차질이 없도록 전사적 역량을 결집하겠다”고 밝혔다.

(210902_한국동서발전 사진자료) 동서발전, 밀양 나노융합 국가산단에 수소연료전지 사업 추진
밀양 나노융합 국가산업단지에 수소연료전지 사업 추진하는 동서발전, 동서발전은 2030년까지 총 5조 8000억원을 투자해 수소연료전지 발전소 설비 용량을 1GW로 확대하는 '동서발전형 수소산업 중장기 로드맵'을 진행하고 있다. (한국동서발전 제공)/그린포스트코리아

◇ 수소연료전지 부문 5조 8000억 투자, 동서발전

한국동서발전 역시 2050년 탄소중립과 친환경 에너지 전환을 위해 수소사업을 활성화 하고 있다. 지난 2월 한국동서발전은 정부의 ‘수소경제 활성화 로드맵’에 발맞춰 수소사업 강화를 위해 '동서발전형(形) 수소산업 중장기 로드맵'을 수립·발표했다.

동서발전의 로드맵은 오는 2030년까지 총 5조 8000억 원을 투자해 수소연료전지발전소 설비용량을 1GW로 확대하는 것을 주요 내용으로, 수소 분야 강화를 위한 지자체, 민간기업 등과의 협업을 이어가고 있다.

동서발전은 지난 9월 2일 경상남도, 밀양시, 한국전력, 한국토지주택공사와 ‘밀양 나노융합 국가산업단지 부지 매입·사용을 위한 업무협약’을 체결했다. 이번 협약에 따라 동서발전은 밀양 나노융합 산업단지에 15㎿급 수소연료전지발전소를 건립하고, 공장 지붕 등을 활용한 태양광발전 사업을 추진할 계획이다. 이와 함께 5개 기관은 밀양 나노융합 산단이 탄소중립을 위한 우수 협력 모델이 될 수 있도록 수소경제 활성화에 힘을 모을 방침이다.

이와 함께 약 25만 가구가 쓸 전력을 생산할 수 있는 수소연료전지 발전소를 건설하고 있다. 올해 준공을 앞둔 20MW급 대원연료전지(울산 북구 소재)를 필두로, 향후 설비를 단계적으로 늘려 100MW급 규모로 확대한다는 계획이다.

동서발전은 민간기업과의 협업을 통해 수소연료전지 상용화 등 수소 산업 생태계 조성에 나서고 있다. 동서발전은 현대자동차, 덕양과 함께 수소전기차 기술 기반의 수소연료전지 상용화를 추진하고 있다. 내년까지 울산발전본부에 설치된 1MW급 발전용 수소연료전지에서 실증사업을 진행하고 있다.

또한 동서발전은 제철소 부생수소를 활용한 연료전지사업을 위해 지난 8월 27일 포스코와 ‘수소연료 전지 사업 및 수소경제 활성화를 위한 업무협약’을 체결했다. 이번 협약에 따라 동서발전은 한국수력원자력과 협력해 광양시에 건설되는 40MW급 부생수소연료전지 발전사업의 개발을 주도하고, 포스코는 부생수소 생산, 수송, 공급 설비의 구축과 운영을 담당할 계획이다.

부생수소를 사용한 연료전지는 LNG를 원료로 하는 수소연료전지와 달리 개질과정에서 발생하는 이산화탄소가 배출되지 않아 친환경적이고, 발전기에 장착된 미세필터를 통해 공기 중의 초미세먼지까지 정화할 수 있는 기술이다.

동서발전은 태양광 발전을 통한 신재생에너지로 그린수소 생산을 위해 한진과도 협업을 진행하고 있다. 동서발전은 한진 물류시설에 태양광발전을 설치하면서 그린수소를 생산하는 기술을 개발한다. 연내 광양물류센터에 2㎿급 지붕태양광을 착공할 예정이다.

이외에도 동서발전은 울산과학기술원(UNIST)과 공동으로 내년 5월까지 발전소 배기가스 속 이산화탄소를 활용한 수소 발전 원천기술을 개발할 예정이다. 이를 통해 고순도 수소와 전력을 동시 생산하면서 온실가스를 저감효과까지 도모한다는 방침이다.

동서발전 김영문 사장은 “신유망 저탄소 사업을 단계적으로 공동 개발하면서 기술개발에 협력해 나갈 것”이라며 “양질의 일자리 창출로 이어지는 선순환 구조를 만드는데 전력을 다할 것”이라고 밝혔다.

한국에너지기술연구원, 테크로스와 ‘그린수소 융복합 기술 상호협력 강화를 위한 업무협약’을 체결한 한국서부발전, 서부발전은 이번 협업을 통해 신재생에너지를 활용한 수전해 기술을 개발해 그린 수소 생산에 도전한다는 방침이다.(한국서부발전 제공)/그린포스트코리아
한국에너지기술연구원, 테크로스와 ‘그린수소 융복합 기술 상호협력 강화를 위한 업무협약’을 체결한 한국서부발전, 서부발전은 이번 협업을 통해 신재생에너지를 활용한 수전해 기술을 개발해 그린 수소 생산에 도전한다는 방침이다.(한국서부발전 제공)/그린포스트코리아

 ◇ 서부발전 "수소 혼소·그린수소 주목"

한국서부발전은 저탄소 발전을 목표로 민간 기업, 연구기관 등과 수소협업을 이어가고 있다. 지난 7월 27일 서부발전은 두산중공업과 ‘국내 기술 기반 차세대 친환경 수소터빈 상호협력 협약’을 체결했다. 이번 협약에 따라 두산중공업은 국내 기술을 기반으로 수소 연소기와 수소터빈의 기술을 개발하고, 관련 부품 양산 기술을 확보할 계획이다. 서부발전은 수소 연소기와 수소터빈 기술 적용을 추진한다.

또한 서부발전은 지난 8월 한화종합화학과 ‘수소 혼소 발전 실증 연구개발 협약’을 체결했다. 수소 혼소 기술은 LNG 가스터빈에서 수소를 태워 전기를 생산하는 기술로 LNG발전의 이산화탄소배출량을 줄일 수 있는 기술이다.

이번 협약을 통해 서부발전은 보유한 80MW급 노후 가스터빈을 수소 가스터빈으로 개조한 후 수소 연료 비율을 50%로 올려 실증을 진행할 예정이며, 실증이 끝나면 서부발전은 현재 운영 중인 서인천복합발전소에 수소혼소 기술을 적용할 계획이다. 양사가 2025년 서인천복합발전소에 수소혼소 발전기술을 적용한다면 국내 최초로 수소혼소 가스터빈 상용화에 성공할 것으로 전망된다.

그린수소 생산을 위한 협업도 이어지고 있다. 9월 28일 서부발전은 한국에너지기술연구원(이하 에기원), 테크로스와 ‘그린수소 융복합 기술 상호협력 강화를 위한 업무협약’을 체결했다. 이번 협약은 지난 3월 에기연과 개발하기로 한 수전해 기술을 구체화한 것으로, 재생에너지와 직접 연계한 수전해 스택기술을 완성하는 사업이다.

수전해 기술은 전기로 물을 분해해 수소를 얻는 기술로, 서부발전은 기존 화석연료가 아닌 태양광, 풍력 등 신재생발전으로 만든 전기로 물을 분해해 탄소배출이 없는 그린수소를 생산에 도전할 방침이다.

이를 위해 에기연은 수전해 핵심기술을 개발하고, 테크로스가 수전해 설비제조를 담당할 예정이다다. 서부발전은 공동 기술개발에 참여하고, 테스트베드를 제공한다. 서부발전은 에기연과 2022년까지 재생에너지 직접 연계형 10kW급 수전해 스택 핵심기술을 개발하고, 테크로스와 협력해 250kW급으로 확대·실증한다. 이후 2025년부터는 대규모 재생에너지와 연계해 1MW급까지 상용화할 계획이다.

서부발전 관계자는 “재생에너지 연계형 수전해기술이 상용화되면 그린수소를 안정적으로 생산할 수 있을 뿐만 아니라 그린수소 생산단가도 낮출 수 있다”며 “이를 통해 급속도로 성장하고 있는 국내·외 그린수소 시장에서 우위를 선점할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

한국중부발전, SK가스, 두산건설, SK증권이 함께하는 특수목적법인(SPC) 빛고을에코에너지㈜가 광주 하수처리장 유휴부지에 건설하고 있는 수소연료전지 발전소 조감도(한국중부발전 제공)/그린포스트코리아
한국중부발전, SK가스, 두산건설, SK증권이 함께하는 특수목적법인(SPC) 빛고을에코에너지㈜가 광주 하수처리장 유휴부지에 건설하고 있는 수소연료전지 발전소 조감도(한국중부발전 제공)/그린포스트코리아

 ◇ 연료전지발전소 건립하고 수소 협업 이어가는 중부발전

한국중부발전은 광주 하수처리장(서구 치평동) 유휴부지에 추진하는 빛고을 수소연료전지 발전소 건립과 함께 수소 혼소 등 수소 활용 발전 사업 부문을 강화하고 있다.

중부발전은 SK가스, 두산건설, SK증권과 함께 특수목적법인(SPC) 빛고을에코에너지㈜를 설립하고, 2022년 8월 준공을 목표로 12.32MW 규모의 연료전지 발전소를 건설하고 있다. 빛고을에너지가 건설하고 있는 연료전지 발전소는 수소와 산소를 반응시켜 환경친화적인 전기와 열(온수)이 동시에 생산되는 방식이다. 특히 LPG와 LNG연료 모두 사용할 수 있어 LPG-LNG DUAL MODEL의 국산 신기술 연료전지를 최초로 적용해 30년간 친환경 에너지를 만드는 발전소로 운영될 예정이다.

또한 중부발전은 지난 6월 두산중공업과 ‘국내 수소가스터빈 활성화를 위한 업무협약’을 체결해 수소혼소 연소기와 수소가스터빈 기술을 개발하고 있으며, 지난 8월 서울대 공과대학과 ‘수소 산업 전주기에 대한 기술개발 업무협약’을 체결하고 수소 산업 및 학술분야 발전을 위해 공동연구 등 협업을 이어가고 있다.

김호빈 중부발전 사장은“정부의 탈석탄 정책과 2050 탄소중립 추진 전략에 발 맞춰 기존 화석연료 중심의 에너지 체계에서 신재생에너지로의 강도 높은 에너지 전환을 통해 새로운 미래 먹거리 창출에 최선을 다하겠다”고 밝혔다.

삼성물산, 남해화학과 '청정수소 도입 및 활용 사업 개발 업무협약'을 체결한 한국남부발전. 남부발전은 수소 운반체로 전망되는 청정암모니아 도입 및 개발을 통해 수소 경제를 활성화하는데 이바지한다는 방침이다.(한국남부발전 제공)/그린포스트코리아
삼성물산, 남해화학과 '청정수소 도입 및 활용 사업 개발 업무협약'을 체결한 한국남부발전. 남부발전은 수소 운반체로 전망되는 청정암모니아 도입 및 개발을 통해 수소 경제를 활성화한다는 방침이다.(한국남부발전 제공)/그린포스트코리아

 ◇ 융복합 기술, 청정암모니아 등 주목하는 남부발전

한국남부발전은 수소 융복합 발전기술 개발 및 실증사업 발굴과 해외청정 수소 도입에 주목하고 있다. 남부발전은 지난 7월 한전KPS, 네오마루, 신한자산운용, 아이티에너지와 ‘나주 혁신산단 연료전지 발전사업 공동개발을 위한 업무협약’을 체결했다.

해당사업은 전남 나주시 동수동 일대 혁신 산업단지 내 30MW 규모의 연료전지 발전소를 건설하는 사업이다. 특히 이번 사업은 인근의 스마트팜 조성 예정 단지와 연계해 연료전지 발전을 통해 발생된 열을 스마트 팜 냉난방 시스템에 활용해 에너지 비용을 절감을 도모한다는 방침이다. 해당 발전소는 2022년 하반기 착공을 시작해 2024년 상반기부터 운영할 계획이다.

이와 함께 남부발전은 지난 8월 27일 삼성물산, 남해화학과 ‘수소 운반체로서의 암모니아 도입·활용을 위한 업무협약’을 체결하고, 해외 그린 암모니아 생산 및 국내 도입 프로젝트 개발 추진, 암모니아를 활용한 수소 혼소 실증, 수소 생산 기술 개발 및 실증, 암모니아 석탄화력 혼소기술 국내 조기 도입 등에 협업할 것을 약속했다.

남부발전 이승우 사장은 “암모니아는 무탄소 연료로서 액화수소와 함께 수소 운반체로 활용할 수 있는 브릿지 연료의 가능성이 있다”면서, “석탄화력 혼합연소시 온실가스를 저감할 수 있는 이점이 있는 등 탄소중립을 위한 실증화 사업 추진에 최선을 다하겠다”고 말했다.

hdlim@greenpost.kr


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