[월간수소경제 송해영 기자] 정부의 에너지전환 정책의 핵심인 ‘재생에너지 3020’의 성공적인 이행을 위한 수소에너지의 역할을 논의하고, 수소에너지와 재생에너지 산업군의 이해 및 교류 증진을 위한 장이 마련되었다.

수소지식그룹(대표 장성혁)과 한국에너지융합협회(회장 정택중)가 주최하고, 산업통상자원부와 한국가스공사가 후원하는 ‘제1회 하이콘(Hydrogen Conference)’이 지난 21일 대한상공회의소 의원회의실에서 개최됐다.

태양광·풍력·수소·연료전지 등 에너지산업 종사자를 대상으로 하는 이번 행사는 ‘재생에너지 3020을 위한 수소에너지의 역할’을 주제로 진행되었으며, 세션 1(재생에너지와 수소)과 세션 2(전력계통과 에너지융합기술)로 구성되었다.

세션 1의 기조연설을 맡은 이선화 KDB 산업기술리서치센터 선임연구원은 콘퍼런스 전체 주제와 일맥상통하는 ‘재생에너지 3020을 위한 수소에너지의 역할’에 대해 발표했다.

정부의 ‘재생에너지 3020’ 정책에 따라, 2030년 재생에너지 발전 비중은 20%(설비용량 약 63.8GW)까지 확대될 전망이다.

재생에너지는 친환경 발전원으로 온실가스 저감에 있어 상당한 효과가 기대되지만, 출력변동성과 간헐성 등의 문제를 갖고 있어 생산된 전력을 저장할 수 있는 방안이 마련되어야 한다. 이에 재생에너지의 비중이 높은 국가들은 유휴전력으로 수소를 생산해 전력 저장 수단으로 활용하는 ‘P2G(Power-to-Gas)’ 프로젝트를 확대하고 있다.

수전해와 연료전지를 이용한 수소 저장은 전기, 열(온수), 수소(가스)를 모두 활용 가능하며, 현재 연료전지 시스템의 단점인 화석연료 사용에 따른 온실가스 배출을 원천적으로 차단한다.

이선화 선임연구원은 “현재 국내 에너지 저장 기술개발 및 보급 정책은 2차 전지를 중심으로 추진되고 있으며, 국내 수전해 관련 기업들 역시 해외 기술에 의존하고 있어 원천기술을 보유하고 있는 기업은 극소수다”라며 “재생에너지 확대 목표에 맞는 대규모 통합 실증 연구와 국내 실정에 맞는 연구 단계별 정량적 기술 목표 수립이 필요하다”고 강조했다.

이어 전재백 한국전력 차장은 ‘한국전력(KEPCO)의 수소에너지 개발’에 대해 발표했다. 최근 한국전력은 국내 기업과 협력해 3kW SOFC 시스템을 개발했다. 실증 운전을 통해 총 발전량 2,000kWh, 운전시간 1,000시간을 달성했다. 이외에도 한국전력은 연료전지와 수전해 기술, LOHC(Liquid Organic Hydrogen Carrier), ESS 등을 활용해 재생에너지를 수소 및 수소 변환 물질로 바꾸는 ‘신재생에너지 연계 수소에너지 시스템’을 개발 중이다.

이와 관련해 태양광발전 시스템, 수소 생산 및 저장 시스템, 수소를 이용한 발전 시스템 등을 하나로 통합한 컨테이너형 5kW급 수소에너지 시스템을 제작 및 설치했다. 한국전력은 올해 중으로 해당 시스템을 200kW 규모로 확장해 실증에 돌입할 예정이다.

김창희 한국에너지기술연구원 박사는 ‘P2G 기술 현황 및 전망’을 주제로 발표했다. 재생에너지 보급 확대에 따라 일부 국가에서는 ‘재생에너지 미활용 전력’이 문제시되고 있다. 독일은 재생에너지로 만든 전기를 우선적으로 매입하도록 규정되어 있다. 따라서 전기 공급이 수요를 뛰어넘을 경우, 화력이나 원자력발전 등 전통 발전사는 운전 유지를 위해 전력을 마이너스 가격으로 판매할 수밖에 없게 된다.

우리나라의 제주 상명풍력단지 역시 2016년부터 13번의 출력 제한이 일어났으며, 이로 인한 손실액은 총 8,700만 원에 이른다.

하지만 이러한 미활용 전력으로 물을 분해해 수소를 생산하면, 향후 수소 수요 증가에 충분히 대응할 수 있는 것으로 나타났다. 김창희 박사의 발표에 따르면 2030년 국내 재생에너지 전력량은 116TWh에 달할 것으로 보인다. 이 중 10.4%에 해당하는 미활용 전력을 이용해 수소를 생산하면 그 양이 20만 톤에 이른다. 2030년 수소전기승용차 부문 국내 수소 소요량은 연간 12만 6,000톤(63만 대)으로 예상되므로, 미활용 전력을 이용한 수소 생산만으로도 충분히 충당 가능한 것으로 나타났다.

세션 2에서는 옥기열 전력거래소 계통개발팀장이 ‘재생에너지 확대에 따른 전력계통 대응방안’을 주제로 기조발표를 진행했다.

지금까지의 전력수급계획은 수요 증가에 따른 전원계획이 중심을 이루고 있다. 옥기열 팀장에 따르면 제8차 전력수급기본계획은 재생에너지로의 전환 계획을 표방하며 재생에너지 3020 목표와 백업 설비 규모 등을 제시하고 있지만 재생에너지 입지 계획이나 송전 연계 방안 등 구체적인 이행 방안이 미비하다.

옥기열 팀장은 “수급계획을 개선하기 위해서는 재생에너지 입지계획 및 발‧송전 통합계획이 필요하다”고 강조했다. 풍력 및 태양광발전소를 짓기 좋은 곳은 대부분 수요지 및 기존 송전망과 멀리 떨어져 있어 계통연계를 위한 송전투자가 소요된다. 또한 사업자별 재생에너지 개발은 규모의 경제성 실현을 방해하고, RE(3년) 대비 송전(10년)의 기간 편차로 계통최적화를 저해한다.

이에 따라 옥기열 팀장은 ‘재생에너지 입지계획과 연계한 재생에너지 옥션 도입’을 제시했다. 재생에너지 옥션은 인허가, 민원 등 재생에너지 입지개발에서의 애로사항을 해소하고 난개발을 방지할 수 있으며 규모의 경제성을 확보할 수 있다.

이후 김민석 에스퓨얼셀 연구소장은 자사에서 개발 중인 신재생에너지 하이브리드 시스템에 대해 발표했다. 해당 시스템은 태양전지 및 연료전지의 하이브리드를 통해 주‧야간 전력 공급이 가능하다. 현재 강원테크노파크에 데모사이트를 구축해 시운전을 진행 중이다.

박가우 지필로스 대표는 ‘재생에너지 잉여전력 수소변환시스템’을 주제로 발표했다. 지필로스는 에너지 변환 효율이 높고 투자 비용이 저렴한 배터리 ESS와 대용량 장기 에너지 저장에 적합한 수소 ESS의 장점을 결합한 하이브리드 ESS 시스템을 개발 중이다.

마지막으로 문상봉 엘켐텍 대표는 ‘국내 수전해 기술현황 및 발전 방안’에 대해 이야기했다. 수전해 기술은 전해질의 종류에 따라 알칼라인, PEM, 고체산화물 수전해로 나눌 수 있다. 과거에는 알칼라인 수전해 기술이 주를 이뤘으나, 2013년 재생전원 연계 기술로 PEM 기술이 채택된 이후 시장을 주도하기 시작했다.

엘켐텍은 소재부터 엔지니어링 분야에 걸친 자체 기술을 바탕으로 가격경쟁력과 품질이 뛰어난 PEM 수전해 장비를 개발한 바 있다. 현재는 강화도에서 데모사이트를 운영 중이다.

장성혁 수소지식그룹 대표는 “태양광·풍력 등의 재생에너지 확대는 결국 에너지 저장의 문제를 안고 있는 만큼 수소에너지와의 결합을 통해 재생에너지 확대와 산업 활성화를 꾀하는 동시에 자생력을 높일 수 있는 방안 마련이 필요하고, 향후 수소사회를 견인하기 위한 수전해 기술의 활용성을 높일 수 있는 관심과 접근이 요구된다”라며 “올해 처음으로 개최하는 하이콘의 첫 번째 주제를 ‘재생에너지 3020을 위한 수소에너지 역할’로 선정했다”고 개최 의미를 밝혔다.

‘Hydrogen Conference’를 뜻하는 ‘하이콘(Hycon)’은 수소산업을 확장하고 궁극적으로 수소경제사회를 견인하기 위해 기획된 수소에너지 전문 콘퍼런스로, 수소경제를 이끄는 대표 콘퍼런스를 지향한다.