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탄탄한 개질 기술로 외연 확장 나서는 ‘에이치앤파워’

3kW SOFC 시스템 개발…실증 운행 1만 5,000시간 돌파
다양한 과제 참여 경험 통해 민간·군용 개질 기술 두루 확보
수소충전소용 온사이트 개질기 원천기술 확보 및 국산화 추진

[월간수소경제 송해영 기자] 지난 10월 10일부터 사흘간 개최된 ‘H2WORLD(창원국제수소에너지전시회&포럼) 2018’에서는 국내 SOFC 개발 동향을 한눈에 파악할 수 있는 기회가 마련되었다. 바로 ‘SOFC 산업화 포럼’ 정회원사 중 7개 업체가 공동관을 꾸려 참가한 것이다. 


그중에서도 에이치앤파워(HnPower)는 한국전력과 공동으로 개발한 건물용 3kW SOFC 시스템을 선보여 그간 에이치앤파워를 개질기 전문기업으로만 알고 있던 이들의 이목을 잡아끌었다.


에이치앤파워는 카이스트의 연료개질기술을 기반으로 2009년 스핀 오프(spin-off)한 기업이다. 개질에 필요한 촉매부터 디젤·가솔린·도시가스 등 다양한 연료를 수소로 개질하는 연료 개질기, 개질기 및 연료전지 평가 장치에 이르기까지 다양한 기술을 자체적으로 보유하고 있다. 최근에는 건물용 3kW SOFC 시스템 개발에도 성공해 소재-개질기-연료전지 시스템을 모두 아우르는 포트폴리오를 갖추게 되었다.




여기서 끝이 아니다. 에이치앤파워는 일본 오사카가스엔지니어링과의 업무협약과 개질기 관련 자체 기술을 통해 수소충전소 분야까지 외연을 확장하고 있다. 현재는 P2G(Power-to-Gas)와 LOHC(Liquid Organic Hydrogen Carrier) 기술을 바탕으로 비상용 연료전지 발전 시스템을 갖춘 ‘전력-수소 복합시스템’ 관련 연구를 진행 중이다.


다양한 연료 이용하는 개질기
연료전지 시스템 개발 이전 에이치앤파워의 대표 제품은 디젤, 가솔린과 같은 액체연료부터 도시가스, 바이오가스에 이르기까지 다양한 연료를 수소로 개질하는 연료 개질기였다. 그중에서도 디젤·가솔린·도시가스 개질기는 수소발생량에 따라 1Nm³/h부터 10Nm³/h까지 폭넓은 라인업을 갖추고 있으며, 고객의 니즈에 따라 주문 제작도 가능하다.


최근에는 군용 액체연료 개질기, 제철공정의 고로에서 발생하는 COG(Coke Oven Gas) 개질기 등 다양한 산업군에서 활용 가능한 개질기를 개발 중이다.




개질기를 개발 및 제조하는 과정에서 개질기 평가 장치에 대한 요구가 발생했다. 이에 에이치앤파워는 개질기 및 연료전지 평가 장비도 함께 생산하게 된다. 에이치앤파워는 생산한 평가 장치를 다른 기업에 납품하는 것은 물론, 자사의 개질기 및 연료전지 시험 평가에도 활용하고 있다.


개질 기술과 관련해서는 지난 2010년 국방과학연구소에서 주도한 ‘군용 1kW PEMFC 시스템 개발’ 프로젝트에 참여해 세계 최초로 가솔린 개질기를 활용한 1kW 비상전원 연료전지 시스템을 개발했다.


이후에는 사우디아라비아의 국영석유기업인 사우디아람코(Saudi Aramco)에 디젤 개질기를 활용한 1kW SOFC APU(Auxiliary Power Unit) 시스템을 수출하기도 했다.




건물용 연료전지 시스템 시장 진출
에이치앤파워는 지난 2011년부터 진행된 산업통상자원부의 ‘그린홈 연계형 건물용 SOFC 시스템 개발 및 실증’ 과제 참여를 계기로 연료전지 시스템 개발에 나섰다. 이후 2016년부터 한국전력과의 공동 개발을 통해 건물용 SOFC 시스템 개발에 착수해, 최근 3kW SOFC 시스템 개발에 성공했다.


해당 시스템의 발전효율은 약 50%, 열효율은 약 40%이다. 여러 대를 함께 설치함으로써 20kW까지 스케일 업이 가능하다. 크기는 650×850×2,000mm로 설치 면적이 작다. 이에 더해 여러 대의 연료전지 시스템을 하나의 케이스에 통합 설치하는 ‘번들링’이 가능하고, 유지보수가 시스템의 전·후면에서만 이뤄져 공간 활용을 극대화할 수 있다.



현재 에이치앤파워는 한국가스안전공사(KGS) 가스기기인증(KGS AB934) 획득을 위한 제반 준비를 추진 중이다. 이와 더불어 3kW급 SOFC 시스템에 대한 실증 운행을 진행하고 있다. 누적 운전 시간은 1만 5,000시간에 이르며, 에이치앤파워는 과제가 종료되는 내년 4월까지 실증 운행을 진행할 계획이다.


강인용 에이치앤파워 대표는 “내년 말까지 KGS 인증을 획득하는 것이 목표”라고 밝혔다.


문제는 ‘KS 인증’이다. KGS 인증을 획득하면 곧바로 SOFC를 판매할 수 있게 된다. 하지만 SOFC 시스템 보급 초기 단계인 현재로서는 ‘대량생산을 통한 가격 저감’은 요원하기만 하다. 이를 보완하는 것이 설치 보조금이다. 하지만 SOFC의 경우, SOFC를 신재생에너지로 인정할 수 있는 근거인 KS 규격이 아직 제정되지 않아 설치 보조금을 지원받을 수 없다.


강 대표는 “건물용 SOFC 시스템 시장 활성화를 위해 속히 KS 규격이 제정되어야 할 것”이라고 강조했다.


수소충전소용 온사이트 개질기 기술 개발
에이치앤파워는 일본 오사카가스엔지니어링과의 업무협약을 통해 대용량 도시가스 개질기 ‘하이서브(HYSERVE)’ 시리즈의 국내 보급에 나섰다. ‘하이서브’는 수소발생량에 따라 30, 100, 300Nm³/h 제품 중 선택이 가능하다.


내년에는 환경부와 국토교통부 보급사업을 모두 합쳐 30개소 이상의 수소충전소가 발주될 것으로 보인다. 올해 인천에서는 국내 최초로 천연가스를 개질해 사용하는 온사이트 방식의 수소충전소가 구축되기 시작해, 앞으로 온사이트 방식 수소충전소 구축에 대한 논의는 더욱 활발해질 것으로 보인다. 이에 대해 강 대표는 “온사이트 방식 수소충전소 구축 사업에 대해서는 적극적으로 입찰에 참여할 것”이라며 강한 의지를 드러냈다.




단순히 오사카가스엔지니어링의 제품의 국내 판매에서 그치는 것은 아니다. 한편으로는 에이치앤파워 자체적으로 수소충전소용 대용량 개질기의 원천기술을 확보하고 국산화를 추진하기 위해 준비 중이다.


온사이트 방식 수소충전소를 보급하는 데 있어 류충현 에이치앤파워 사업개발팀 매니저는 “수소충전소의 유형 및 용량에 따라 설치 보조금을 차등 지급할 필요가 있다”고 밝혔다.


현재 환경부 수소충전소 구축 사업의 경우 환경부와 지자체가 각각 15억 원을 부담하고 있다. 온사이트와 오프사이트 방식의 수소충전소를 비교하면, 온사이트는 튜브트레일러를 통한 수소 운송 과정이 개질기로 대체된다고 보면 된다. 하지만 개질기는 튜브트레일러에 비해 훨씬 비싸다. 하루 250kg의 수소를 생산하는 충전소를 구축하려면 50억 원도 모자라다. 따라서 수소충전소의 유형이나 용량에 따라 설치 보조금에 차등을 줘야 한다는 것이다.


강 대표는 “모든 수소충전소를 온사이트 방식으로 지을 필요는 없다”며 “온사이트 방식의 대형 수소충전소를 짓고 그 주변에 상대적으로 설치비용이 저렴한 오프사이트 방식이나 이동식 수소충전소를 지으면 그 지역이 클러스터를 이루게 된다”고 제시했다. 결과적으로는 전체 수소충전소 구축비용을 줄일 수 있는 방법이라는 설명이다. 


‘전력-수소 복합시스템’ 연구
에이치앤파워는 개질기 및 연료전지 시스템에 더해 다양한 비즈니스 모델도 개발 중이다.


연료전지는 설치면적이 작고 소음이 적어 도심지 설치에 최적화되어 있다. 따라서 태양광이나 풍력 등 여타 재생에너지와 비교해 도심지 분산 전력원으로서의 가능성이 더 크다.


재생에너지 3020 이행계획 기조가 유지될 경우 앞으로는 자연스럽게 VPP(Virtual Power Plant) 사업이 열릴 것으로 보인다. 에이치앤파워의 3kW SOFC 시스템을 비롯해 발전효율이 높은 2세대 연료전지 시스템은 전력자유화 시장 플랫폼의 중심에 서게 될 것이라는 예측이다.



에이치앤파워의 궁극적인 비전은 ‘전력-수소 복합시스템’을 구축하는 것이다. 태양광이나 풍력 등 재생에너지로 생산한 전력을 수소로 변환해 저장하는 P2G와 LOHC 기술을 융·복합함으로써 수소 생산 및 공급 인프라와 수소 활용 인프라가 하나의 플랫폼 안에서 연동되도록 하는 것이다. 현재는 관련 시스템 설계를 진행 중이다.


지금의 위치에 안주하지 않고 끊임없이 새로운 길을 찾아 외연을 넓혀 나가는 에이치앤파워. 궁극적인 비전인 ‘전력-수소 복합시스템’에 대해 설명하는 강 대표의 얼굴은 미래에 대한 기대감으로 잔뜩 상기되어 있었다.




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