탄소중립사회 실현을 위한 수단으로 수소경제 생태계를 조성하겠다는 정부 정책에 따라 연료전지에 대한 관심이 커지는 가운데 건물부문에서 이를 실제로 적용하기 위한 다양한 시도가 이뤄지고 있다.
다만 건물용 연료전지는 아직 활용성, 경제성, 효율성 등 측면에서 개선해야 할 점이 많아 기대효과에도 불구하고 폭넓게 확산되지 못하고 있다.
국내 대표 건설사인 DL이앤씨(대표 마창민)는 이러한 건물용 연료전지의 가능성을 검토하기 위해 지속적인 분석과 모니터링을 수행하고 있다. 임정훈 DL이앤씨 주택설계팀 부장을 만나 현재 국내 건물용 연료전지 수준을 평가하고 DL이앤씨의 적용계획을 들었다.
■ 건물용 연료전지의 시장성을 평가하면연료전지는 청정에너지(Clean Energy)로서 NOx, SOx, 분진 등 대기오염물을 배출하는 화석연료가 중용됐던 기존의 에너지시스템에서 탈피해 전 지구적인 환경을 지킬 수 있다. 또한 사용 전후로 방사능오염에 대한 문제점이 야기되는 원자력에너지와 달리 파리의 에펠탑이나 도쿄타워 그리고 국내 국회의사당 앞에 설치된 바 있을 정도로 안전성을 인정받고 있다.
특히 2021년 정부가 신재생에너지 보급 건물지원사업 중 연료전지부문의 예산을 크게 증액했으며 지자체별 의무대상건물 외에도 호텔, 업무용 빌딩, 공동주택 등 일반 에너지다소비건물에도 빠르게 보급되고 있다.
현재 국내 건물용 연료전지의 경우 설치수요처와 설비용량에 따라 2가지 형태로 분류된다. 통상 주택에 설치되는 가정용(1~2kW) 연료전지, 국가·지자체 등의 공공기관 건물에 설치되는 건물용(5~900kW) 연료전지 등이다.
현 정부가 들어선 후 정부의 연료전지발전 설비목표인 2022년 1.5GW를 이미 초과한 발전용 연료전지분야는 RPS제도 영향으로 활발하게 증가하는 추세인 것에 비해 건물용 연료전지는 높은 제품단가, 전력계통과의 연계성 부재, 비싼 전력생산단가, 경제성에 반하는 연료비 문제 등으로 보급이 쉽지 않다. 이에 따라 2019년까지 총 설치된 설비용량은 6MW에 불과해 우려의 목소리가 크다.
그럼에도 불구하고 정부가 신재생에너지법 제27조를 바탕으로 신재생에너지공급의무화제도를 통해 설치대상을 확대하고 설치 공급의무비율까지 증대시키는 등 조치에 힘입어 건물용 연료전지 설치가 급증하고 있다. 연료전지는 태양광, 지열, 풍력 등을 적용하기 어려운 지역 및 조건에서 이를 대체할 수 있는 청정에너지공급원이어서 시장성은 장기간으로 보면 매우 크다.
■ 국내 연료전지시장 현황은
국내 건물용 연료전지시장은 올해 초 기준 국내 총 누적보급량 14MW를 보급했다. 특히 건물용 연료전지설비의 에너지원별 보정계수는 고정식 태양광(1.56), 태양열(평판형 1.42), 지열에너지(수직밀폐형 1.09), 수열에너지(1.12) 등 다른 에너지원보다 PEMFC의 경우 2.84로 높다.
이에 더해 태양광 등 에너지원 문제로 지적되는 간헐성도 해결할 수 있으며 태양광이나 지열의 경우 설치 시 일정규모 이상의 부지나 공간이 반드시 필요한 반면 건물용 연료전지는 협소한 장소에서도 설치의무비율을 충분히 해결할 수 있는데다 365일 운전도 가능해 최근 각광받고 있다.
이러한 여러 장점 때문에 신재생에너지 의무공급 대상인 공공건물뿐만 아니라 호텔, 목욕탕, 아파트, 업무용 빌딩 등 일반 에너지다소비 건물도 정부의 보조금지원을 통해 설치사례가 지속적으로 증가하고 있다.
정부의 건물용 연료전지 보조금을 지원받아 설치된 보급실적을 통계 낸 한국에너지공단의 자료를 보면 2016년 36개소, 설비용량이 0.36MW에서 2019년 182개소, 설비용량 2.18MW로 증가했다. 2020년에는 115개소, 1.67MW로 급증했다.
또한 2021년에는 정부가 신재생에너지 보급 건물지원사업을 확대하기 위해 지원규모를 785억4,000만원으로 크게 증액했다. 이중 건물용 연료전지 지원예산은 182억원으로 전년 49억5,000만원에 비해 4배 증액됐다.
이에 따라 지원예산은 대폭 증가하고 설치가격은 감소해 수도권을 중심으로 전국의 건물에 연료전지가 지속 설치되고 있어 향후 전망은 더 밝을 것으로 예상한다.
■ 국내 연료전지 경쟁력을 평가하면
S사의 경우 장비의 모듈화로 장비배치가 효율적이고 소형 급탕탱크 내장으로 인해 장비 자체시스템 안정성을 높였다. 제품의 모듈화로 연료전지 전력생산에 따른 온수를 활용하기 위한 외부시스템 구성이 제한적이며 가격이 상대적으로 고가다.
D사의 경우 연료전지 라인업별 주변기기 설치에 대한 내부기준이 명확해 시스템이 상대적으로 안정적이지만 필터를 비롯한 배관이 외장형이라 장비 설치면적이 증가하고 배관이 복잡해져 유지보수 개소가 증가한다.
B사의 경우 장비가 콤팩트하고 외장형이라 온수활용을 위한 시스템 구성이 가능하다. 제품의 라인업이 부족하고 후발주자로서 경험이 부족한 편이다. 또한 병렬설치 시 장비별 이격거리가 필요해 설치면적이 가장 많이 필요하다.
■ 보급활성화의 장애물은
서울아크로포레스트를 비롯한 일부 아크로 사업지에 연료전지를 적용했으나 입주자들의 선호도가 떨어져서 적극적으로 사용하고 있지는 않은 것으로 모니터링됐다. 신재생에너지 의무비율 준수를 위해 연료전지를 적용하고 있으나 경제성이 떨어져서 실질적으로 활용하는 비율은 매우 낮았다.
연료전지 보급활성화를 위해 가장 시급한 것은 운영경제성을 확보하는 것이다. 연료전지 전용 도시가스 요금제 신설과 관련해 현재 주관부서인 산업통상자원부와 한국가스공사에서 긍정적으로 검토하고 있다.
또한 건물용 연료전지를 통해 발전된 전력량에 상응하는 인센티브를 제공하는 정책도 필요하다. 이러한 제안이 채택돼 관련정책이 실행되면 건물용 연료전지시장은 급속도로 확대될 것이며 중앙정부의 핵심 정책기조인 탄소중립과 수소로드맵 목표도 무난히 달성될 것이다.
■ 보급확산을 위한 개선방안은
기존 연료전지용 천연가스요금제도상 원료비에 대한 절감이 필요하다. 2019년 5월 정립된 현재 제도는 항목 중 가장 낮은 도매공급비의 70% 인하로 총 요금의 6.5% 절감에 그쳐 효과가 미미하다.
이에 따라 지난해 10월 열린 제2회 수소경제위원회에서 발표된 수소제조용 천연가스요금제 도입에 맞춰 연료전지의 경제성 확보를 위한 개별요금제 도입을 통해 항목 중 비중이 큰 원료비의 30% 절감적용이 절실한 상황이다.
또한 소방시설법, 옥내소화전설비의 화재안전기준 등 규제완화를 위한 법규개정과 함께 건물용 연료전지의 인증범위를 높여 대용량의 연료전지도 녹색건축물이나 신재생에너지 적용 비율로 인정받을 수 있게 하는 제도개선 방안 등을 검토해야 한다.
이에 더해 주유소 및 LPG 충전소 내 연료전지를 설치 허용한다면 2019년 기준으로 678만톤의 탄소배출량을 기록해 ‘탄소배출 오염시설’이라는 오명을 쓴 주유소들이 ‘친환경시설’로 전환운영될 수 있다.
■ 건물용 연료전지의 시장성을 평가하면
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