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이곳이 발전소라고? 도심 속 친환경 연료전지 발전소

  • 2016.10.05.
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이 곳이 발전소였어?

서울 상암동 월드컵공원에는 노을공원이 있습니다. 이곳을 자주 가시는 분이라면 입구에 설치된 여러 은색 장치들이 설치된 곳을 보셨을 텐데요. 농구 코트만한 크기의 이곳은 상암동 일대 44,000가구에 전기를 공급하는 노을연료전지발전소 입니다. 발전소라고 보기에는 너무 작은 크기여서 ‘얼마나 생산하겠어?’ 라고 생각을 했다가, 깜짝 놀라실 수도 있습니다. 전기뿐만 아니라 연간 7만 7000 G㎈의 난방열도 생산하여 인근의 9000가구에는 난방까지 공급합니다.

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도심 맞춤형 사이즈

보통 발전소를 생각하면 도시 외곽이나 멀리 시골에 위치한 곳을 떠올리시는데요. 지리적 요건이 가장 중요한 태양광, 풍력 등의 다른 신재생에너지에 비해, 연료전지 발전소는 부지 선정에 많은 영향을 받지 않습니다. 또한, 1년 내내 연중무휴 발전이 가능합니다. 발전소 설치 공간도 1MW당 180㎡으로 태양광이나 풍력에 비해 100분의 1 수준입니다. 이런 이유로 연료전지 발전소는 전기가 필요한 곳 근처에 설치해서 전기를 공급하는 ‘분산전원’으로 많이 사용됩니다. 거리가 가깝기 때문에 송전탑도 필요하지 않으며 전기의 전달과정에 손실되는 양도 미비합니다

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수소와 산소로 전기를 생산하는 친환경에너지

연료전지는 수소와 산소의 화학반응으로 전기와 열을 동시에 생산합니다. 대기오염이 발생하는 연소 과정이 필요 없으며, 부산물로는 물만 생기기 때문에 친환경에너지로 손꼽힙니다. 전기를 만드는 과정에서 발생하는 열은 화력 발전과 비교해도 에너지효율이 높은 편입니다. 화력발전은 석탄 등의 화석 연료를 태워 만든 열에너지로 기계를 돌려 전기 에너지를 생산합니다. 여러 번의 과정을 거치는 동안 많은 에너지 손실이 일어나기 때문에 최고 효율도 40%에 불과합니다. 그러나 연료전지는 중간 과정 없이 바로 전력으로 변환되기 때문에 효율이 47% 정도입니다

Scientific Identity, Portrait of William Robert Grove

연료전지의 핵심원리 ‘전기분해’

고등학교 화학교과서에는 ‘전기분해’에 대해서 배우게 됩니다. 전기분해는 쉽게 말해, 물에 전기에너지를 가하면 수소와 산소로 나누어진다는 것입니다. 그렇다면 이것을 반대로 산소와 수소가 결합하게 만들면 전기도 만들 수 있지 않을까요? 1839년 영국 그로브 경의 실험에서 시작된 이 아이디어는 오늘날의 연료전지로 이어졌습니다.

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아폴로 11호의 숨은 조력자

1959년에는 아폴로 우주선에서의 동력원으로 연료전지가 떠오르면서, 실용화가 급속도로 진행되었습니다. 우주선의 주 연료는 수소와 산소입니다. 따라서 연료전지를 위한 별도의 준비물이 필요 없으며, 부산물인 물 역시 승무원의 음료수로 사용될 수 있다는 장점이 있었습니다. 1990년대부터는 지구온난화의 주범인 온실가스를 감축하는 협정들이 합의되면서, 연료전지가 온실가스를 줄이는 신기술로 각광받기 시작합니다.

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가장 빨리 지어지는 발전소

연료 전지 발전소의 장점 중 하나는 빠른 공사 기간입니다. 상암동의 노을연료전지발전소(20㎿) 공사 기간은 4개월밖에 걸리지 않았습니다. 2배 규모의 35㎿ 시설도 불과 1~2년이면 충분합니다. 설치 면적도 매우 적으며(타 발전소 대비) 효율이 뛰어난 것도 장점입니다. 거기에 소음, 냄새, 연기 등의 환경적인 문제도 거의 없어 필요한 곳이라면 어디든 설치가 용이 합니다.

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전국적으로 확산 중인 연료전지 발전소

연료전지 발전소는 서울 이외에도 경기 화성, 대구, 부산 등 전국적으로 확산되는 추세 입니다. 경기 화성에 지어진 경기그린 연료전지 발전소는 설비용량이 60㎿급으로 세계 최대 규모를 자랑하고 있습니다. 이곳에 설치된 MCFC(용융탄산염 연료전지) 21기는 매년 전기 4억 6400kWh, 열 1950㎉을 생산하며, 60,000t 이상의 이산화탄소를 감소하는 효과도 있습니다. 이는 화성시의 가정용 전력 소모량 70%인 135,000가구에 전력을 공급하는 수준 입니다

Reduce greenhouse gas emission for climate change and sustainable development

21세기 친환경 에너지의 다크호스

우리나라는 2012년부터 신재생에너지 공급의무화제도(RPS)가 시행되었습니다. 일정 규모 이상의 발전사업자들은 전체 발전량의 일정 부분에 신재생에너지를 의무적으로 이용하는 제도입니다. 매년 0.5%~ 1%씩 신재생에너지 비중을 높여야 하지만, 풍력이나 태양광 발전은 계획에서 실제 전기생산까지 몇 년 이상이 필요합니다. 그래서 더욱 연료전지 발전소가 21세기 에너지로 각광받는 것 같습니다. 온실가스 감축과 친환경 보호를 동시에 해결하는 21세기의 에너지 발전, 연료전지 발전소가 더욱 활성화되기를 응원합니다

글 : 윤용현 필진
ⓒ 이미지출처
가스신문
조선일보
www.nasa.gov
samchully60.co.kr
www.horizonfuelcell.co.kr

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