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SOFC로 신시장 개척하는, 블룸SK퓨얼셀

블룸에너지-SK건설, 합작법인 설립…6월 생산개시 목표
현재 70MW 이상 공사 진행 중…3년 내 국산화 목표 
바이오가스·수소연료 활용 제품 앞세워 해외 진출 계획 
“보증미달 배상금 지불 사례 없을 만큼 성능 검증됐다”  
최근 1년간 발전허가 신청 사업 대부분 SOFC 차지



[월간수소경제 이종수 기자] 현존하는 연료전지 타입 중 최고 효율을 나타내는 SOFC(고체산화물연료전지)가 국내 발전용 연료전지 시장에 본격적으로 공급될 예정이다. SK건설과 미국 SOFC 전문기업 블룸에너지가 설립한 합작법인 ‘블룸SK퓨얼셀’이 출범했기 때문이다. 


오는 6월 생산 개시를 목표로 시설 구축이 한창이다. 


블룸에너지는 세계적인 연료전지(SOFC) 주기기 제작업체로, 미국 캘리포니아주 서니베일(Sunnyvale)에 본사를 두고 있으며, 지난 2018년 7월 뉴욕증권거래소에 상장됐다. 안정적 전력 공급이 필요한 애플, 구글, eBay 등 데이터센터를 중심으로 전 세계 600여 개 전력 다소비 고객 사이트에 400MW 이상 규모의 SOFC를 공급했다.  

 

SK와 손잡은 블룸에너지  

SK건설은 2017년 12월 블룸에너지와 함께 분당복합화력발전소 내에 국내 최초로 SOFC를 활용한 8.3MW 규모의 발전설비를 수주했다. 이후 양사는 2018년 11월 발전용 연료전지 주기기에 대한 국내 우선 공급권 계약을 체결했다. SK건설이 블룸에너지의 연료전지 주기기인 ‘에너지 서버(Energy Server)’를 국내에 독점 공급하기로 한 것이다.      


SK건설은 지난해 9월 SOFC 생산과 공급을 위한 합작법인(JV)과 국내 생산공장 설립에 관한 합작투자계약까지 체결하고, 올해 1월 합작법인 ‘블룸SK퓨얼셀’ 설립을 완료했다고 공식 발표했다. 


“지난 2013년 고덕그린에너지(19.6MW, MCFC) 사업개발 성공을 계기로 SK건설뿐만 아니라 SK그룹 차원에서 ‘연료전지’라는 솔루션의 가능성에 대해 주목하기 시작했습니다. 특히 머지않은 미래에 친환경 분산전원 중심으로 에너지생태계가 재편될 것으로 판단했어요. 재생에너지의 간헐성을 보완할 수 있고, 대규모 송배전망의 건설로 인한 사회적 비용을 회피할 수 있는 연료전지가 중요한 역할을 할 것으로 예측한 것이죠. 연료전지는 기술적인 특성으로 세대를 구분하고 있는데, 그중 상용화된 기술로서 가장 높은 성능과 안전성을 담보할 수 있는 기술이 SOFC 타입이라는 점과 이런 특성이 국내 발전시장의 요구와도 부합한다는 점에서 SOFC를 선택하게 되었습니다.”


이왕재 SK건설 그룹장이 전한 SOFC 선택 배경이다.     



SK건설은 사업 검토 시점부터 국내 시장만을 고려하지 않고 글로벌 시장에서 경쟁할 수 있는 수출 아이템으로서의 솔루션 확보에 초점을 맞췄다. 


이 그룹장은 “현존 세계 최고의 기술인 ‘SOFC’를 우선적으로 고려했던 것은 어찌 보면 당연한 수순이었다. 블룸에너지가 보유한 기술에 대한 실사 과정에서 안정성과 높은 효율을 확인해 기술 로드맵상 성능개선과 기술 협력을 통한 원가절감 여력이 충분할 것으로 판단하고 블룸에너지와 손잡게 됐다”라며 “당시 한국을 신규 진출지로 고려하고 있던 블룸에너지 측에서도 SK건설이 기존 연료전지 사업에서 거둔 성과를 높이 평가한 점도 블룸에너지와의 협력에 이르게 한 요인”이라고 말했다. 


SK건설은 기존 국내외 다양한 발전 프로젝트 수행 경험을 통해 최적화된 설계·조달·시공 프로세스를 구축하고 있을 뿐만 아니라 오랜 기간 국내외 PF 조달과 사업개발에서의 성공 경험이 타사와 차별화된 경쟁력이다. 연료전지 분야에서도 이미 PAFC, MCFC, SOFC 등 모든 형식의 연료전지를 망라한 구축 실적을 쌓아왔다.    


이런 다양한 경험은 표준화된 설계와 4D/5D 등 스마트 엔지니어링 기법과 결합해 시스템 건설 비용 절감과 공사 기간 단축, 안정적 성능 제공으로 이어지고 있다는 게 블룸SK퓨얼셀 측의 설명이다. 

 

연말까지 생산능력 50MW 확보

합작법인 ‘블룸SK퓨얼셀’ 지분율은 SK건설 49%, 블룸에너지 51%다. Randy Ahuja(BE) 사장, SK와 웅진에너지 출신의 김세준 부사장과 백인기 공장장, SK건설 출신의 김종현 재무실장 체제로 출발한다. 합작법인 사무실과 공장은 경북 구미시 수출대로 225번지(공단동 188-8)에 있다.  


오는 6월부터 생산 시작을 목표로 제조설비 입고 등 시설구축이 한창이다. 우선 연말까지 생산능력 50MW 확보를 시작으로 향후 400MW까지 점진적으로 확대할 계획이다. 




이미 합작법인 설립 전에 블룸에너지 연료전지가 설치된 2개 사업장(남동발전 분당복합화력발전소, KT 대덕2연구센터 총 9.25MW)은 현재 안정적으로 운전 중이며, 70MW 이상이 공사 중이다. 울산·강릉·서울·당진 등의 지역에서는 100MW 이상의 개발사업을 진행 중으로, 올해 60MW 내외의 EPC 계약과 착공을 목표로 하고 있다.  


또한 신재생에너지 분야에서 오랜 경험을 축적한 전문 인력들을 배치함으로써 운영의 효율성을 높일 계획이다.   


아울러 국내 전문 강소기업과 협업을 통해 국산 부품의 우수한 품질과 가격 경쟁력을 활용한다는 계획이다. 당초 합작법인을 설립한 주요한 목적 중 하나가 국산화를 통해 원가를 지속적으로 절감해 나간다는 취지였다. 


김세준 블룸SK퓨얼셀 부사장은 “우선 법인 설립 후 초기에는 기존 기술을 대부분 차용하는 것이 불가피하지만 5년간 단계적으로 국산화율을 높여 간다는 로드맵을 수립한 상태이다. 내부적으로는 3년 내 국산화 목표를 달성한다는 목표를 세우고 추진 중”이라며 “이 과정에서 구미 지역의 우수한 전자·기계 부품 강소업체와의 상생 협력을 추진할 계획이다. 구미 지역에는 이미 우수한 기술력을 갖춘 중소업체들이 존재하므로 이들과의 협력을 통해 ‘연료전지 기술혁신 클러스터’ 생태계를 구축해 나갈 수 있을 것으로 기대하고 있다”고 밝혔다. 


김 부사장은 이어 “블룸에너지 주기기 부품의 재료비 비중이 60% 이상임을 감안하면 연료전지 시장 규모 성장과 더불어 국내 부품업체로의 낙수효과가 상당할 것”이라고 전망했다.


이번 합작법인 설립을 통해 SOFC 연료전지 제품 제조는 블룸SK퓨얼셀, EPC는 SK건설, 유지보수는 블룸에너지코리아로 사업체계를 구축했다.   


블룸에너지의 100% 자회사인 블룸에너지코리아는 설치가 완료된 연료전지 발전설비의 LTSA(장기유지보수) 수행을 주목적으로 하는 회사이다.   

 

“블룸에너지 제품 성능 검증됐다”

블룸에너지는 실리콘 밸리에서 스타트업으로 시작해 2018년 7월 뉴욕증권거래소를 통해 성공적인 IPO를 일궈낸 유니콘 기업이다. 


창립자이자 CEO인 케이알 스리다르 박사(Dr. KR Sridhar)는 NASA 화성 탐사 프로젝트에서 화성의 이산화탄소를 분해해 산소와 연료를 생산하는 장치를 연구했다. 지난 2001년 화성 탐사 프로젝트가 중단되면서 개발하던 장치를 “깨끗하고 안정적인 에너지를 공급하는 데 활용할 수 있겠다”라는 아이디어에 착안해 블룸에너지를 설립했다.   


2002년부터 SOFC 기술 개발에 착수해 실증을 거쳐 2008년 구글에 처음으로 100kW 모듈을 납품한 이후 지속적인 개선을 통해 현재는 3세대 모듈을 보급하고 있다. 




김세준 부사장은 “블룸에너지의 3세대 모듈 ‘에너지 서버’는 소형화와 모듈화된 설계로 유지보수에 강점을 가지고 있다”며 “현재까지 600여 개 이상의 사이트에 400MW 이상의 납품·운영 실적에서 단 1건의 보증미달 배상금(LD)을 지불한 사례가 없다”고 밝혔다.      


그러나 지난해 불룸에너지 연료전지 내구성 문제가 불거져 나왔다. 본격적으로 사업을 시작하려는 블룸SK퓨얼셀은 당혹스러울 수밖에 없었다.


지난해 9월 미국의 시장분석 기업인 힌덴버그 리서치(Hindenberg Research)가 “뉴욕과 캘리포니아에 설치된 블룸에너지 연료전지시스템의 내구성(스택)을 조사한 결과 3년을 채 넘기지 못하고 발전효율 임계점에 도달했고, 이에 따라 향후 기기 교체에 따른 상당한 재무적 부담이 가중될 것”이라고 블룸에너지 기술에 강한 의문을 던진 것이다. 이후 블룸에너지 주가가 한동안 하향 곡선을 그렸고, 국내에서도 파장을 불러왔다. 당시 SK건설과 신규 발전 프로젝트를 추진 중인 국내 한 기업이 협의를 잠정 중단했다는 얘기도 들려왔다. 


“힌덴버그 리서치는 주식 공매도를 전문으로 하는 ‘Short Seller’로서 상환 시점에 주식가격을 의도적으로 떨어뜨려야 차익을 실현하는 신생기업으로서 상대적으로 IR이 취약한 블룸에너지를 타깃으로 악의적인 보고서를 발표한 것입니다. 이러한 Short Seller들이 지난해 8월에도 GE를 비슷한 방식으로 공격한 전례가 있습니다. 모건 스탠리 등을 통해 힌덴버그 리서치의 주장을 반박하는 보고서가 공개되면서 블룸에너지의 주가는 다시 회복됐습니다.” 


김 부사장은 힌덴버그 리서치의 주장에 대한 블룸에너지의 공식적인 입장을 이같이 전했다.




블룸SK퓨얼셀은 국내 시장에서는 이미 이러한 기술적 안정성에 대한 의구심은 해소된 상태라고 판단하고 있다. 국내 최초로 블룸에너지 SOFC를 설치한 분당복합화력발전소 내 연료전지(8.35MW)가 1년 반 이상 안정적으로 운영되고 있고, 이미 수주해 공사 중인 사업만 70MW(서울시 마포 서울복합화력 발전소 부지 내 6MW, KT 구미·창원 각 2.4MW, 경기도 화성시 화성연료전지 19.8MW급 등) 수준으로, 많은 사업자가 블룸에너지의 주기기를 이용한 사업개발을 추진하고 있다는 것은 안정성과 성능이 이미 시장에서 검증되었음을 보여준다는 설명이다.  


김 부사장은 “분당복합화력발전소의 관계자로부터 가동 현황으로 볼 때 잔 고장이 없고, 설비가 단순해 보증 출력이나 효율이 고르게 나오고 있다는 의견을 받았다”고 밝혔다.


그는 이어 “분당화력발전소 연료전지 발전설비를 발주했던 남동발전은 이후 화성연료전지 19.8MW 사업에 사업주로 참여했고, KT 역시 대덕2연구센터 사업 성공 이후 후속 사업으로 구미·창원 사업을 곧바로 진행해 현재 시공 중”이라고 덧붙였다.   


더욱이 현재 기술 개발이 완료 단계인 차세대(4세대) 제품이 적용되는 경우에는 지금보다 높은 효율과 수명을 나타낼 것이 확실시 되고 있어 기술적인 측면에서는 그 경쟁력이 한층 강화되고 있는 상황이라는 설명이다.  


“블룸에너지 SOFC는 이미 그 효율이나 안정성 측면에서는 시장 검증이 끝난 상황이므로 지속적인 연구 개발을 통해 시스템 구축 비용을 절감하고, 더 높은 효율과 기기 수명을 확보함으로써 궁극적으로 기존의 화석발전원을 대체할 수 있는 그리드 패리티(grid parity)에 도달하는 것이 중장기 과제라고 할 수 있습니다. 한편으로는 다양한 분야에서 SOFC 연료전지 적용이 가능한 애플리케이션을 검토하고 있습니다. 열이나 온수 공급이 가능한 솔루션, 주택 내부에 활용할 수 있는 소형화된 모듈이라든지, 이미 기술적으로는 완성 단계에 와 있는 이산화탄소 포집·저장(CCS) 솔루션 등을 그 예로 들 수 있습니다.”


김 부사장의 얘기다.  


장기적으로 연료전지시스템을 운영해야 하는 사업자에겐 시스템의 안정성 유지와 함께 적시 적절한 사후 지원이 가장 중요한 관건이다. 김 부사장은 LTSA에 대해 확고한 자신감을 나타냈다.       


“블룸에너지는 이미 과거 10년 이상의 납품·운영실적을 통해 LD(보증미달 배상금) 발생 사례를 찾기 어려울 정도로 안정적인 성능이 검증됐습니다. 이런 성공적인 운영을 뒷받침한 것은 주기기의 안정적인 성능뿐만 아니라 모듈화된 설계로 유사시 영향을 최소화하고, 실시간 원격 모니터링을 통한 성능 감시와 선제적 조치를 통한 능동적인 유지보수 실행이 접목된 결과라고 할 수 있습니다. 이러한 제품 성능에 대한 높은 자신감을 바탕으로 LTSA 계약에서 우월한 성능보증 수준을 제공하고 있으며, 20년간 동일한 계약 조건을 유지하는 장기계약을 통해 사업주의 운영비 상승 리스크를 해소하고 있습니다. 또한 일정 성능 보증 미달 시에는 블룸에너지에서 잔존가치를 재구매해주는 강력한 보증정책까지 제공하고 있어 사업주에게는 이중의 안전장치를 제공한다고 할 수 있습니다.”


아울러 LTSA 서비스를 담당하는 블룸에너지코리아가 전문 인력으로 구성된 전담 조직을 운영함으로써 안정적인 고객 서비스를 제공한다는 계획이다.  


김 부사장은 “앞으로도 지속적인 기술 개발과 유지보수 기법 선진화를 통해 운영 안정성과 더불어 LTSA 원가 절감에도 박차를 가해 이를 통해 창출되는 가치를 고객들과 공유할 수 있도록 노력해 나갈 것”이라고 밝혔다.  

 



해외 진출 전초기지 역할 수행 

블룸SK퓨얼셀은 올해 첫 상용화 제품 생산을 시작으로 단계적으로 공급 물량을 확대해 5년 후에는 400MW 규모 이상의 제품 생산을 목표로 하고 있다. 


아울러 연료전지 국산화를 위해 현재 국내 전자·기계 부품 수십 종에 대해 수십여 국내 강소업체들과 협의를 진행하고 있다. 국산화 진행 단계에 따라 지속적으로 추가 발굴해 국산화를 확대해 나갈 계획이다. 


향후 대형빌딩, 공동주택 등에도 연료전지를 보급한다는 계획이다. 미국에서는 블룸에너지의 연료전지가 일반 주택, 학교, 도서관, 쇼핑센터, 데이터센터 등 다양한 주택과 건물에 널리 보급되어 활용되고 있다. 국내에서도 SOFC 특유의 강점인 안정성과 높은 효율을 바탕으로 인터넷데이터센터, 병원 등 기저부하가 큰 대형 전력 소비처를 중심으로 SOFC 보급이 확대될 것으로 전망하고 있다. 서울시의 경우 신축 건물에 SOFC도 설치할 수 있도록 ‘서울시 신재생에너지 생산량 산정 지침’을 3월 26일 개정 고시했다. 

  

김 부사장은 “국내에서는 SOFC 시장이 먼저 발전용으로 형성된 상황인데 궁극적으로는 연료전지의 활용성이 극대화되는 분산전원 시장에 진출할 계획이고, 이에 맞는 비즈니스 모델, 계약형태, 시스템 구성 등을 준비하고 있다”라며 “다만 미국과 일본의 사례를 보더라도 이러한 시장이 본격화되기 위해서는 자가소비 발전에 대한 적극적인 제도 지원이 필요하다”고 말했다.  


또한 국내 시장에서의 성공을 바탕으로 바이오가스와 수소연료를 활용하는 차세대(4세대) 제품을 앞세워 해외 사업으로 영역을 넓혀나갈 계획이다. 


먼저 블룸SK퓨얼셀이 공급하는 연료전지 주기기가 바이오가스를 직접 활용할 수 있다는 점을 활용해 LNG 인프라가 없으나 바이오매스 활용 잠재력이 높은 동남아 시장 등으로 사업영역을 확대할 수 있다는 설명이다. 


벨기에·독일·터키·우즈베키스탄 등의 지역을 대상으로 부생수소를 활용한 연료전지 사업도 검토하고 있다. 




블룸에너지는 이미 기존 연료전지 주기기에 바이오가스와 수소연료를 활용하는 기술을 개발해 실증사업까지 완료했다. 


바이오가스의 경우 미국 플로리다주에서 성공적으로 실증사업을 마치고 현재 상용화 프로젝트를 진행 중으로, 올해 안으로 완공해 운영할 예정이다. 바이오가스는 최소화된 전처리 시설을 통해 공급되고, 기존 LNG 모델과 같은 고효율 설비로 운영될 수 있도록 하는 데 초점을 맞추고 있다.   


수소 기반 연료전지 역시 미국 NASA의 Moffet Field에서 성공적으로 첫 실증사업을 마쳤다. 내부 개질형인 블룸에너지 SOFC는 LNG에 최적화되어 있어 수소연료가 직접 투입되면 오히려 기존 성능이 하락할 가능성을 염두에 두고 수소연료 전용 시스템을 개발하고 있으며, 이미 Lab Test를 성공적으로 마쳤다. 


김 부사장은 “바이오가스, 수소연료 활용 솔루션 모두 연내 상용화에 무리가 없이 진행되고 있는 만큼 이를 활용한 사업 기회가 발굴되는 대로 국내 생산 일정을 조율해 나갈 예정”이라고 말했다.   


그는 이어 “블룸SK퓨얼셀은 미국 이외의 전 세계 유일한 제품 생산기지”라며 “연료전지 해외 진출을 위한 전초기지 역할을 수행할 것”이라고 말했다.


향후 연간 100MW 규모 제품 출하 시 국내 부품업체에는 3,000억 원 규모의 매출과 연간 2,600개의 일자리를 창출하는 효과를 가져올 것으로 예상하고 있다.    


김 부사장은 “SOFC는 높은 안정성과 발전효율로 인해 재생에너지가 가진 간헐성을 보완할 수 있을 뿐만 아니라 입지적 제약요인이 적다는 점에서 한국에 가장 적합한 분산전원 대안”이라며 “실제로 최근 1년간 발전허가를 신청한 사업의 상당 비중을 SOFC가 차지하고 있다”고 말했다.  

 

“정부의 지속적인 지원 필요”

그러나 실제 사업화 과정에서는 여러 어려움을 지닌 것이 현실이다. 우선 연료전지를 기존 발전소처럼 오염물질을 배출하는 곳으로 오해하거나 안전을 우려하는 시선이 존재한다.  


김 부사장은 “안전과 환경에 대한 기준이 높은 미국의 경우 학교, 쇼핑센터 등 안전을 최우선으로 하는 대형 시설에서 오히려 SOFC 등의 연료전지를 사용하고 있다는 점을 생각해볼 필요가 있다”고 말했다.



연료전지는 성능이나 입지 측면의 장점에도 불구하고 운영 경제성 측면에서 개선이 필요한 상황이다. 발전사업 허가를 획득했음에도 사업화에 진전을 이루지 못하는 경우가 허다한 것은 상당 부분 이런 점에 기인한다. 오히려 최근 연료전지에 대한 지원 감축 우려가 시장에서 흘러나오고 있다. 


김 부사장은 “국내 연료전지산업은 이제 의미 있는 규모의 시장이 형성되고 있는 초기 단계이고, 규모의 경제를 바탕으로 기술 개발, 원가 절감, 고용 창출로 이어지는 산업적 선순환을 이루기까지는 정부의 지속적인 지원이 절실한 상황”이라며 “아울러 연료전지는 분산전원으로 활용 가능성이 가장 높은 발전원임에도 아직 국내에서는 자가소비(빌딩, 데이터센터, 병원, 공동주택 등)에 대한 정책적 유인이 부족한 실정이다. 첨두부하 감축(Peak Shaving) 효과, 송배전설비 설치 부담 절감, 미세먼지 저감 등 경제·사회·환경적 편익을 감안한 적절한 제도적 지원이 제공된다면 정부가 천명하고 있는 2040년까지의 30% 분산전원 보급에 연료전지가 첨병 역할을 할 수 있을 것”이라고 강조했다. 




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