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수소경제 한 축 ‘발전용 연료전지’ 안전·기술력 강화한다

수소경제법 체계로 발전용 연료전지 법정검사 추진
전기안전공사, 발전용 연료전지 설비 검사 및 제품인증 수행
‘수소연료전지 기술지원센터’ 발족, 연료전지 발전사업 전 분야 지원


[월간수소경제 이종수 기자] 한국전기안전공사가 수소경제 활성화를 위한 연료전지의 기술지원과 안전관리체계 강화를 위해 본격 나섰다.


정부는 지난해 1월 ‘수소전기차’와 ‘연료전지’를 양대 축으로 한 ‘수소경제 활성화 로드맵’을 발표했다. 로드맵에 따르면 정부는 발전용 연료전지를 2018년 307.6MW에서 2022년 1.5GW(내수 1GW), 2040년 15GW(내수 8GW)로 확대할 계획이다. 가정·건물용은 2018년 7MW에서 2022년 50MW, 2040년 2.1GW를 보급한다는 계획이다.


정부는 연료전지 설치 확대를 통해 설치비, 발전단가를 중소형 가스터빈 수준으로 대폭 절감하고, 부품 국산화율 100% 달성을 통해 산업 생태계를 조성한다는 전략이다. 또 이미 지난해 연료전지 전용 가스요금제를 도입한 데 이어 그린 수소 REC 우대, 장기(20년) 고정가격 계약제도 도입 등을 통해 투자 불확실성 제거 및 경제성 확보를 지원할 계획이다.




연료전지 전문가들은 세계적으로 연료전지가 1830년대 발명된 기술로 1960년대에 상용화돼 아폴로 11호에도 사용됐고, 이러한 오랜 역사를 통해 축적된 데이터와 지속적인 기술개발 및 실증을 통해 안정성과 환경성이 검증된 설비라고 말한다. 현재까지 국내에 설치된 연료전지 발전설비에서 폭발이나 화재가 발생한 사고는 아직 보고된 바 없다.


국내 대표적인 발전용 연료전지 기업인 두산퓨얼셀의 연료전지(PAFC) 발전시스템은 지난 2009년 이래 국내 330여 기를 포함해 총 700기 이상이 설치돼 화재나 폭발사고 없이 누적운전 1,200만 시간 이상을 달성해 현장 안전성이 검증된 제품이다.


그러나 수소경제 사회로의 성공적인 이행을 위해선 연료전지에 대한 지속적인 안전성 확보가 필수다. 국내 연료전지는 그동안 발전용 중심으로 발전돼 왔고, 앞으로 발전용 연료전지 보급이 크게 확대될 전망이기 때문이다.


더욱이 국내에서 지난 2017년 8월 전북 고창을 시작으로 배터리 에너지저장장치(ESS)에서 화재사고(2017년 8월~2019년 10월 총 28건)가 자주 발생하는 한편 지난해 발생한 강릉 수소탱크 폭발사고 및 노르웨이 수소충전소 화재사고로 인해 수소 안전관리에 대한 경각심을 불러일으켰고, 부생수소 등 순수수소를 연료로 한 연료전지 발전소가 생기는 등의 영향으로 인해 발전용 연료전지의 안전성 확보가 더욱 중요해졌다.


이에 따라 발전용 연료전지에 대한 기술지원 및 안전관리체계 강화의 필요성이 제기됐다. ‘수소경제 활성화 로드맵’에는 ‘발전용 연료전지 제품(스택)에 대한 안전성 시험 및 인증기준 신설’이라는 내용이 반영돼 있다.
 
현행 발전용 연료전지 안전관리체계
먼저 현행 연료전지 발전설비의 안전관리체계를 살펴보면 연료전지 안전관리 담당기관은 발전용은 한국전기안전공사, 가정·건물용은 한국가스안전공사로 이원화되어 있다.


한국전기안전공사(사장 조성완)는 전기사업법에 따른 ‘전기설비 안전관리’를 주요 업무로 하고 있다. 전기설비 안전관리는 ‘자가용’과 ‘일반용’으로 구분된다. 


자가용은 ‘사용 전 검사’와 ‘정기검사’ 두 종류의 검사를 시행하며, 전압 600V 이하로 용량 75kW 이상인 전기설비와 600V 초과의 설치 또는 변경공사를 대상으로 한다.


사용 전 검사는 각종 발전설비, 송·변전·배전설비 및 가로등, 신호등, 보안등, 공장, 상가 등 대형건물의 설치공사 또는 변경공사를 완료하고, 그 전기설비가 공사계획의 인가 또는 신고를 한 내용 및 전기설비기술기준에 적합한 지의 여부를 검사하는 업무이다. 


정기검사는 전기사업용 전기설비 및 아파트, 공장, 상가 등 자가용 전기설비에 대한 사고를 사전에 예방하기 위해 전기설비의 유지·운용상태가 전기설비기술기준에 적합한 지의 여부에 대해 일정한 주기로 검사하는 업무이다.


일반용은 일반용 전기설비(전압 600V 이하로 용량 75㎾ 미만)에 대해 설치 또는 변경공사가 완료된 후 전기를 공급받기 전의 ‘사용 전 점검’과 1~3년 주기로 하는 ‘정기점검’으로 구분된다. 


연료전지 발전소는 ‘자가용’에 해당돼 ‘사용 전 검사’와 ‘정기검사’를 받는 데 사업용(100kW 초과)은 전기안전공사 전력설비검사처, 100kW 이하 자가용은 사업소에서 담당한다. 연료전지 발전소의 정기검사 주기는 4년 이내다.
 
발전용 연료전지 안전확보 및 기술지원
한국전기안전공사에 따르면 국내에 설치된 연료전지 발전설비는 2019년 5월 기준으로 총 370.7MW (1,900호기)로, 이 중 자가용은 443개소 1,398호기(1만159kW), 사업용은 42개소 502호기(36만536kW)가 운영 중이다. 연료전지 전체 용량으로 보면 사업용이 97.3%를 차지해 자가용에 비해 압도적으로 많다.


또한 건설 중인 사업용 연료전지 발전소는 8개소 296호기(130MW)로, 이 중 2개소(대산그린에너지, 인천SK건설) 115호기(50.6MW)가 39%를 차지한다. 이 2개소는 부생수소를 연료로 사용하는 발전소다.    

이처럼 연료전지 발전소가 늘어나는 추세이고, ‘수소경제 활성화 로드맵’ 발표 이후 전국에서 연료전지 발전소 건설 움직임이 활발해지고 있다. 이에 따라 산업통상자원부는 지난해 여러 차례 발전용 연료전지 안전규정 점검 회의를 개최했다.


먼저 가정·건물용 연료전지는 가스용품으로 규정해 제품인증을 실시하고 있지만 발전용은 제조시설 및 제품 검사가 없어 산업부와 한국가스안전공사가 협의해 발전용 연료전지 안전관리 분야를 수소경제법(수소경제 육성 및 안전관리에 관한 법률) 체계로 들여와 법정검사를 추진키로 했다.


한국전기안전공사는 전기사업법 체계로 발전용 연료전지 설비 검사와 제품인증을 수행키로 했다.




아울러 전기안전공사는 수소산업 육성 및 안전확보를 위해 대학·제작사·건설사 등과 협력체계를 구축했다. 지난해 우석대학교, 두산퓨얼셀, 대산그린에너지, SK건설과 차례대로 △연료전지 설계·제작 과정에서의 기술협력 △연료전지 검사 및 인증시험 표준화 △연료전지 표준절차 적용과 개선을 위한 정기간담회 △수소연료전지 기술지원센터 운영 △제조공장 및 현장 시공 분야별 용접·기계·전기 기술교류회 등을 추진하는 내용의 업무협약을 체결했다.


이를 위해 전기안전공사는 연료전지 발전사업 전 분야에 대한 기술지원을 통한 수소안전 생태계를 조성하기 위해 ‘수소연료전지 기술지원센터’를 발족했다. 공사는 지난해 12월 16일 전북혁신도시 본사에서 조성완 사장과 외부전문가들이 참석한 가운데 ‘수소연료전지 기술지원센터’ 발대식을 개최했다.




‘수소연료전지 기술지원센터’ 발족은 지금까지 국내에서 연료전지 발전소 사고가 발생한 사례는 없지만 수소의 특성상 수소와 공기의 혼합비율과 점화원 여부에 따라 폭발 위험성이 있는 한편 신에너지 분야의 최근 5년간 검사에서 불합격률이 7.22%로 가장 높아 기술력 강화가 필요하고, 연료전지의 설계·시공·운전 및 비상조치, 안전관리 분야의 기술기준 및 절차 등이 상이해 기술지원의 필요성이 제기됨에 따른 것이다.     

  
이날 발대식에는 수소연료전지 기술지원센터의 중장기 운영계획에 대한 발표와 더불어 두산중공업, SK건설, 블룸에너지, MHPS, 대산그린에너지, 포스파워, 드림엔지니어링, 자람&수 엔지니어링 등 전문가그룹에 대한 위촉장 수여식도 함께 열렸다.


수소연료전지 기술지원센터는 전기안전공사 전력설비검사처장을 센터장으로 하고, 기술검토·안전, 설계·제작, 건설·시공, 운영·유지 분야로 구분해 운영된다. 





공사는 이번 기술지원센터 발족을 계기로 연료전지 발전사업에 필요한 사업계획 타당성, 설계, 제작, 건설, 시공, 인·허가 검토 등 수소연료전지 사업에 필요한 각종 분야에 전폭적인 지원을 펼쳐나갈 예정이다.


공사는 △기술지원센터 구축 △민간참여형 센터 운영 △국가적 지원을 통한 종합안전망을 추진목표로 설정했다. 올해는 수소연료전지 분야별 기술지원과 함께 안전관리 및 위험 예방 등의 성과를 공유하고, 오는 2021년부터는 연료전지 안전성 평가방법 개발 등 국가 재정적 지원을 유도해 종합안전망을 구축한다는 계획이다. 


조성완 한국전기안전공사 사장은 “이번에 수소연료전지 기술지원센터가 발족함으로써 수소연료전지 혁신성장 생태계 조성의 기틀을 마련했다”라며 “기술지원센터를 통해 사회적 가치실현과 수소산업 안전확보에 앞장서 나가겠다”고 말했다.


한편 전기안전공사는 지난해 10월 29일 전북혁신도시 본사에서 김병숙 한국서부발전 사장, 유수경 두산퓨얼셀 대표 등 전력산업 관계자 400여 명이 참석한 가운데 ‘2019 전력설비 안전성 향상대회’를 개최했다.


이날 행사에서는 ‘안전과 환경에 기반한 미래에너지 기술’를 주제로 한 장길수 고려대학교 교수의 기조연설을 시작으로, 이홍기 우석대학교 교수의 ‘발전용 수소연료전지 국제표준 및 안전동향’ 등 총 7개의 주제발표와 토론이 진행됐다.


14회째를 맞은 이번 대회는 국내 전력산업의 다양한 경험과 노하우를 공유하고, 전력산업인들 간 협력을 굳건히 다지기 위한 자리이다.




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