[다가오는 수소경제]두산퓨얼셀, 연료전지 다각화 잰걸음

연료전지 부품 98% 국산화 달성
천연가스 활용 트라이젠 상반기 실증
수소 발전 입찰시장 개설로 성장 기대

검은 흑연으로 만든 분리막을 기준으로 한쪽에 수소를, 반대편에 산소를 공급하면 전기를 만들어내는 연료전지. 마법 혹은 '연금술' 같은 설명과는 다르게 모양만 보면 흔하디흔한 컨테이너처럼 보인다. 컨테이너 안에 연료극과 분리막을 결합한 셀 8개를 합친 '스택'이 47개를 넣은 2m가 넘는 ‘셀 스택(cell stack)’ 4개가 들어간다. 정격출력 440kW로, 일반 4인 가정 1267가구가 1년 동안 사용할 수 있는 전력을 생산한다.

두산퓨얼셀 익산공장에서 협동로봇이 연료전지 스택을 쌓고 있는 모습

전라북도 익산에 위치한 두산퓨얼셀 연료전지 생산공장은 미래 수소 경제가 만들어 낼 세상을 지금 볼 수 있는 곳이다. 1960년대 미국 아폴로 우주왕복선에 들어갔던 연료전지 기술을 현재 볼 수 있는 곳이 바로 여기다.

두산그룹은 2014년 미국 수소연료전지 회사 '클리어엣지파워'를 인수했다. 이 회사는 우주왕복선 연료전지를 상용화한 회사를 모태로 한다. 앞선 기술력을 바탕으로 추가 연구개발 끝에 두산퓨얼셀은 사업 진출 10여년 만에 세계적 연료전지 기업으로 성장했다.

2020년에는 세계 최초이자 최대 규모의 부생수소 연료전지 발전소인 대산 수소연료전지발전소에 연료전지 114대를 공급했다. 또 2019년에는 중국 포산시 난하이 지역에 수소연료전지 1.76MW를 공급했다. 국내 최초로 연료전지를 수출한 것이다. 지난 2월에는 남호주와 수소 산업 육성을 위한 업무협약을 체결하면서 공급처를 다변화하고 있다.

2017년 준공된 익산공장은 설비 확장을 통해 연간 최대 300MW의 인산형연료전지(PAFC) 생산체제를 갖췄다, 지금까지 PAFC 연료전지 공급 실적은 현재 건설 중인 설비까지 포함하면 560MW가 넘는다.

또 두산퓨얼셀은 올해 군산 새만금 산업단지에 50MW 규모의 추가 공장을 준공할 예정이다. 고효율 발전용 고체산화물 연료전지(SOFC)를 연 680대 생산할 수 있다.

두산퓨얼셀 익산공장 [이미지출처=연합뉴스]

연료전지는 공해가 발생하지 않을 뿐만 아니라 독립적인 전력망을 갖추고 수요에 따라 출력을 조절할 수 있는 친환경, 미래 발전설비다. 연중무휴로 안정적인 에너지 공급이 가능해 수소 공급망만 확보한다면 분산형 전원으로 활용할 수 있다. 대산 수소연료전지발전소에서는 연간 40만MWh 규모의 전기와 열을 생산하고 있다. 충남 지역 약 16만 가구가 사용할 수 있는 청정에너지다.

두산퓨얼셀은 국내 280개 협력업체와 협력해 98% 수준의 부품 국산화를 달성했다. 두산퓨얼셀을 중심으로 한 수소 산업 생태계를 만든 것이다. 하지만 정책 지원은 아직 부족하다.

정부가 청정수소의무화제도(CHPS)를 시행하면서 이달 내 수소발전 입찰시장이 열리게 된다. 다만 정부가 공개한 수소 시장의 개설물량은 연간 1.3TWh로, 설비 용량으로 따지면 연 200MW에 불과하다. 이는 지난해 전체 전력 거래량의 0.23% 수준이다.

특히 일반 시장의 경우 발전사업 허가를 받은 연료전지 대기 사업자만 설비 용량 기준 약 6GW 수준에 달한다. 쉽게 말해 허가를 받아 설치를 예정하고 있는 연료전지 발전 용량을 입찰 시장에서 소화하기도 벅차다. 초기 개설물량도 적어 연료전지 수요가 늘지 않을 것으로 우려된다.

대산 수소연료전지발전소

이에 두산퓨얼셀은 연료전지 사업 확대를 위해 SOFC에 이어 선박용 연료전지나 도시가스인 천연가스를 활용하는 '트라이젠' 개발을 진행중이다. 이를 위해 에너지기업 쉘, HD한국조선해양 등과 컨소시엄을 꾸렸다. 오는 2024년까지 선박용 SOFC 시스템 개발과 납품을 완료하고 2025년부터 1년간 실증에 나설 계획이다.

트라이젠도 올해 11월 국책과제 실증을 마무리하고 연말부터 수주에 나선다. 트라이젠은 도시가스 망을 활용해 어디든 설치하면 저렴하게 수소와 전기를 생산할 수 있어 전기·수소차 복합 충전소 운영도 가능할 것으로 기대된다.

두산퓨얼셀 관계자는 "선박용 연료전지는 선박유에 비해 발전 효율이 높고 선박 내부에 자유롭게 배치할 수 있어 선박 설계의 혁신을 이끌 수 있을 것"이라며 "트라이젠은 수소와 전기, 열을 동시에 생산할 수 있어 전기차와 수소차 복합충전소에서 사용할 것으로 기대된다"고 말했다.

두산퓨얼셀 연료전지

오현길 기자 ohk0414@asiae.co.kr