1839년 발명된 연료전지가 비로소 상용화단계에 접어든 것은 최근에 와서다. 환경오염을 최소화하면서 전기와 열을 동시에 생산해내는 매력적인 발전원이지만 가격이나 성능에 있어 경쟁 에너지원에 주도권을 빼앗긴 것이 사실이다.
그나마 가정상업용·발전용 등 이른바 정치형 분야는 사정이 조금 나아 보이지만 역시 완전한 상업화 단계에는 이르지 못했다.
하지만 온실가스 배출 규제가 강화되고 신재생에너지 발전에 대한 의존도가 높아지면서 연료전지의 필요성이 크게 대두되고 있다. 지속되는 연구개발로 생산가격이 크게 낮아지고 있고 무엇보다 온실가스의 배출을 최소화하며 높은 발전효율을 나타낸다는 점이 연료전지를 무대 중앙으로 이끌어 내고 있다.
태양광이나 풍력 등 재생에너지원과 비교하면 아직 폭발적인 성장세를 보여주지는 못하지만 연료전지 시장이 성장한다는데 물음표를 다는 사람은 없다.
◇봄날은 온다=일본 후지경제는 최근 일본·아시아·북미·유럽 등 총 11개국을 대상으로 연료전지차·가정용 연료전지·사무 및 업무용 연료전지·마이크로 연료전지 등 5개 분야의 성장세를 조사한 보고서 ‘2011 연료전지 관련 기술, 시장의 장래 전망’을 발간했다.
현재와 2025년께 연료전지 시장을 비교한 것으로 그 내용을 들여다보면 미래 연료전지 시장의 규모는 현재로서는 감히 상상도 할 수 없을 만큼 확대될 것으로 예측된다.
먼저 연료전지 자동차 부문을 살펴보면 2010년 185대인 보급대수가 2025년께는 약 5700배 확대돼 105만대까지 늘어날 것으로 예상됐다. 금액으로 환산하면 같은 기간 동안 시장규모는 56억엔에서 2조5100억엔으로 늘어난다.
일본이 상용 연료전지 자동차 시장을 주름잡을 것이라는 예측이 우세한 가운데 독일을 중심으로 한 유럽시장, 캘리포니아주에서 연료전지 자동차 보급 확대 프로그램을 추진하고 있는 미국시장이 전반적인 시장을 견인할 것으로 전망된다. 우리나라의 현대자동차도 2015년부터 본격적인 양산에 들어가 시장 형성에 기여할 것으로 보인다.
가정용 연료전지 시장은 2025년에 이르면 2010년 157억엔 수준에서 85배가량 성장한 1조 3335억엔의 시장을 형성할 것으로 추산됐다.
역시 일본이 상품개발에 있어 선도적인 위치에 있는 가운데 우리나라와 독일·영국·덴마크 등 유럽국가가 보급을 확대하고 있어 2015년 이후에 시장형성이 기대된다. 독일에서는 2015년까지 800대의 연료전지시스템 실증을 수행하는 프로젝트가 추진되고 있다. 또한 유럽·캐나다·미국에서도 시장 창출을 위해 다른 국가의 개발 프로그램에 참가하거나 가스회사와 연대 등을 적극적으로 추진하고 있다.
건물 및 발전용 연료전지 시스템 분야는 2010년 545억엔에서 2025년 8610억엔의 시장을 형성한다는 관측이다.
인산형(PAFC)과 용융탄산염형(MCFC) 방식의 연료전지가 점포·상업시설·빌딩 등의 시설을 포함해 공장·데이터센터·창고 등에 활발하게 적용될 것으로 보인다.
인산형 및 용융탄산염형 연료전지의 큰 제조사는 미국에 있어 북미시장이 견인하고 있으며, 다음으로 열전병합설비의 도입을 추진하고 있는 유럽과 아시아 시장이 시장 확대에 크게 기여한다는 분석이다.
◇연료전지, 최적의 파트너를 찾아라=수소경제 사회가 도래한다면 연료전지가 그 핵심에 설 것은 자명하다. 수소의 공급만 원활해진다면 연료전지를 통해 전기와 열을 경제적이고 깨끗하게 얻을 수 있기 때문이다.
하지만 수소경제 사회가 도래하지 않는다고 해서 연료전지의 가치가 떨어지는 것은 아니다.
전문가들은 현재로서는 연료전지의 장점을 살리는 동시에 에너지효율 극대화 차원에서 타 에너지원과의 최적의 조합을 찾는 것이 중요하다고 지적한다. 주 원료인 수소를 원활하게 공급받을 수 있는 시기가 도래하기 전까지 이를 극복할 수 있는 연계 시스템을 구축해야 한다는 것이다.
이와 관련, 국내외 몇 사례는 연료전지의 주 원료인 수소를 공급하는 순환 모델을 구축했다는 점에서 주목할 만하다.
미국 신에너지 자본 및 청정기술의 사회시설구조 자금 관리청(NECCIF)은 2350만달러를 투자해 연료전지 프로젝트를 추진한다. 샌디에이고 하수처리장에서 생산되는 하수오니(하수 침전물 찌꺼기)를 발효해 신재생 연료인 바이오가스를 생산하고 이 바이오가스를 연료로 한 4.5㎿규모의 대용량 연료전지를 3대 설치하는 것이 프로젝트의 주요 내용이다. 폐기물로부터 가스를 생산하고 여기서 다시 수소를 얻어 연료전지를 가동하기 때문에 효율 측면에서 훌륭한 조합이라고 볼 수 있다.
우리나라도 수소연료전지로 전기·열·수송용 연료를 공급하는 수소타운(H-Town) 시범사업을 추진한다는 계획이다. LNG 개질뿐만 아니라 발전소 및 하수처리장·축산농가 등에서 발생하는 부생수소 및 바이오가스에서 수소를 추출, 공급하기 때문에 사업이 성공적으로 추진된다면 유사분야에서 연료전지의 활용이 크게 확대될 수 있다.
최호기자 snoop@etnews.co.kr
