#15 연료전지 실용화의 현재
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2020.07.28 / 1,102관련링크
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안녕하세요. 수전해/수소연료전지 기반 발전 시스템을 개발하는
(주)케이워터크레프트입니다.
지난 시간에는 과거의 연료전지 실용화에 대하여 알아보았는데요.
오늘은 현재의 연료전지 실용화에 대해 알아보겠습니다.
1. 연료전지 실용화의 발달 정도: 국외
일본의 연료 전지기술은 상당한 수준으로,
이미 1996년 6월말 기준으로 약 3.0만kW의 연료 전지(인산형)가 가동되고 있습니다.
그러나 아직도 연구과제가 많기 때문에, 장래 많은 이용이 예상되는
호텔, 병원, 오피스 빌딩 등에서 현장시험과 연구가 계속 진행되고 있습니다.
일본은 1981년부터 6년 동안 에너지 절약기술 개발 계획(Moonlight Project)의 일환으로
연료 전지의 신뢰성 향상과 고효율화 기술의 개발을 추진하였고,
인산염형의 경우 1000 kW급 발전 설비의 독자 개발과 실증 실험,
200kW급 현지 설치형의 상용화를 목표로 하여 연구 개발을 추진하였습니다.
New Sunshine 계획에 의해 1996년까지
가압형 5 MW, 상압형 1 MW급 발전 설비의 실증 실험을 목표로,
9개의 전력 회사와 4개의 가스회사 및 전력중앙연구소로 구성된 연구 조합을 구성하고,
NEDO 주관 하에 대규모 실용화 연구를 수행하고 있습니다.
현재의 기술 수준은 화력 대체와 분산 전원용으로
이미 1 MW급 실증 플랜트의 운전 시험을 완료하였으며,
동경전력은 11MW급 인산염형 연료 전지 발전소를 1991년 완공하여 운전시험을 계속하고 있습니다.
일본 동경전력의 연료 전지 발전소
출처. http://dl.dongascience.com
연료 전지 기술을 선도하고 있는 미국은
1962년 제미니 계획에 의하여 우주 및 군용의 알칼리 연료 전지 연구를 처음 시작하였습니다.
그 후 1969년 28개 가스회사가 중심이 되어,
주거용 및 상업용 인산염형 연료 전지 기술 개발을 위한 9년 계획인
TARGET(Team to Advanced Research for Gas Energy Transformation) 프로그램을 수립하고,
이를 UTC(United Technology Corp. 현재 IFC : International Fuel Cell) 사에 개발을 위탁함으로써
시작되었습니다.
최근에는 FCG-1 계획에 의해 IFC, WH(Westinghouse)사에서
전기 사업용 MW급 연료 전지 기술 개발 사업을 수행하고 있고,
25-400 kW급의 현지 설치형을 개발하여 200 kW급은 이미 상용화되었으며,
제조 단가를 현재의 약 3000 $/kW에서 1500~1000 $/kW 이하로 낮추고
수명을 40,000 시간 이상 지속시킬 수 있는 발전시스템을 개발하기 위해 노력하고 있습니다.
유럽 연료전지 기술 개발은 미국과 일본의 기술 독점에 대한 방어적 개념에서 개발이 추진되고 있으며,
연료 개질기, 전력 변환 및 System Engineering 관련 기술을 기업이 보유하고 있습니다.
네덜란드는 1986년부터 PEO주도로 미국의 IGT에서 핵심기술을 도입하여
네덜란드의 신재생에너지 연구단체인 네덜란드에너지연구센터 ECN에서
용융탄산염 연료전지(MCFC)를 개발하고 있습니다.
용융탄산염 연료전지(MCFC)
출처. http://www.horizonfuelcell.co.kr
이탈리아는 1986년부터 국립신기술자원환경공사(ENEA) 주도로
VOLTA 계획을 추진하여 PAFC, MCFC, SOFC를 개발하고 있습니다.
캐나다는 자동차용 고분자 전해질형 연료 전지 개발을 주도하고 있으며,
Ballard Power System Inc.에서 연료 전지 버스와 승용차를 개발하고 있습니다.
Ballard Power System의 수소연료전지버스
2. 연료전지 실용화의 발달정도: 국내
국내의 연료전지 기술 개발은 1985년부터 한국에너지기술연구소와 한전기술연구원 공동으로
5.9 kW급 인산염형 연료 전지 본체를 수입하여
국내 최초로 발전 시스템을 구성하여 성능 실험을 실시한 것이 그 시작입니다.
이를 계기로 국내에서도 연료 전지 개발의 중요성을 인식하게 되었으며,
최근에는 연구 개발 사업이 활성화되어
인산염형, 용융 탄산염형, 고체 전해질형 및 고분자 전해질 연료전지도 개발하고 있습니다.
한국에너지기술연구소는 1987년부터 6년 동안 과기처 국책 연구 사업을 주관하여
연구소, 대학 등이 공동으로 참여하는 인산염형 연료전지 개발 연구를 수행하였으며,
1992년도에는 1kW 인산염형 연료전지 본체를 성공적으로 개발한 바 있습니다.
이 사업은 1993년부터 시작된 국가 선도기술 개발사업으로 연계되어 산·학·연 공동 참여에 의해
실질적인 50kW급 인산염형 연료전지의 실용화를 위한 요소 기술을 개발하고 있으며,
2000년까지 200kW급 인산염형 연료전지 발전 시스템 개발을 목표로 설정하고 있습니다.
또한 1989년부터는 통상산업부의 대체 에너지 기술개발 사업으로
40kW급 인산염형 연료전지 발전시스템의 개발 사업을 수행하였습니다.
연료전지 본체 개발은 호남정유(현 GS칼텍스),
연료 개질기는 유공(현 SK이노베이션),
전력 변환 장치는 금성산전(현 LG산전),
계통 연계 기술개발은 한국전기연구소가 담당하고
가스공사가 사업을 주관하는 공동연구체제를 구성하였습니다.
또한 1987년부터 수소자동차 연구에 들어간 성균관대학교 기계공학과 이종태 교수와 대학원 및 학부생 등 10여명으로 이루어진 내연기관 연구실팀이
1993년 6월 아시아 타우너 밴을 기초로 한 국내 최초의 수소자동차인 성균1호를 만들었습니다.
국내 최초의 수소자동차 성균1호
출처. http://global-autonews.com
현재 국내의 기술 수준은 전반적으로 기초 연구 단계이나,
연료전지 본체를 포함한 연료개질, 전력 변환 장치 등의 소규모 시제품 개발을 목표로 하여 추진 중이며
최근 10kW급 인산형 발전시스템과 5kW급 고체고분자 발전시스템이
한국에너지기술연구소에 의해 개발되었으므로
이러한 발전추세로 보아,
단기간 내 현재의 선진 기술 수준에 근접할 수 있을 것으로 전망됩니다.
참고문헌.
고체산화물 연료전지(SOFC)의 국내외 동향(송근수)
미래 항공용 고체산화물 연료전지(SOFC) 성능향상 연구동향(한창환, 김근배)
http://www.horizonfuelcell.co.kr
오늘은 연료전지 실용화의 현재에 대해 알아보았습니다.
다음 시간에는 연료전지 실용화의 미래에 대해 소개해드리겠습니다.
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