연료전지(G7프로젝트 개발목표와 전망/첨단기술 신도전:7)
◎“무공해·고효율” 꿈의 발전설비/가스연료 사용… 용량조절 손쉬워/97년 실용화 목표 각국개발 박차/걸음마단계 한국,1천억 들여 10년내 선진화 모색
심해지는 전력난,지구환경오염등의 대응으로 효율이 높고 공해가 없는 미래의 발전장치인 연료전지에 대한 개발이 본격적으로 추진되고있다.
연료전지는 발전효율성에 있어 기존의 화력이나 수력발전소보다 2배이상이며 질소화합물및 유황가스의 배출이 없어 환경오염을 막을수있다.
또 화력발전의 연료로 사용되는 유연탄·기름 대신 석탄가스나 천연가스를 연료로 사용해 소음을 일으키지 않아 아파트단지등 수요지에따라 용량을 마음대로 조절해 연료전지발전소를 세울수 있다는 것이다.
현재 구상되고 있는 연료전지발전소는 연료전지를 4∼5m쯤 쌓아 만든 발전용량 2백∼5백㎾규모의 발전소,하지만 필요에따라서는 MeW(메가와트)발전소건설도 가능하다.
연료전지는 전해질의 종류및 동작온도에 따라 ▲인산 ▲용융탄산염 ▲고체산화물등 3종류로 나누어진다
제1세대인 인산연료전지는 천연가스에서 나온 수소를 연료로 2백℃에서 작동한다.
이 전지는 전극에 백금을 사용,일산화탄소에의한 부식의 우려가 높아 결점으로 지적되고있다.
기술개발이 앞선 일본에서는 11MeW규모의 연료전지를 개발해실험중에 있으며 미국은 이미상용화를 눈앞에 두고있다.우리나라는 지난89년 에너지기술연구원이 2㎾급 연료전지를 개발한 것이 첫걸음이다.
제2세대인 용융탄산연료전지는 6백50℃에서 작동하며 연료로 수소이외에 일산화탄소도 쓴다.
니켈을 전극으로 한 이 전지는 천연가스를 전지내부에서 직접 수소등의 연료로 바꿔 사용할 수 있어 처리과정이 단순하며 좋은 질의 열을 얻을 수 있어 열병합발전으로 시스템의 효율을 더 높일 수 있다.
미국등의 선진기술은 현재 1백㎾급 연료전지를 개발,성능을 실험하는 단계로 오는97년쯤에야 실용화될 규모의 전지가 나올 전망이다.
인산과 용융탄산염연료전지는 아파트등의 소형은 물론 화력발전등의 대형발전에 사용된다.
제1,2세대 전지의 장점을 모두 갖춘 제3세대인 고체산화물연료전지는 1천℃에서 작동하며 내열성·내구성·내전도성을 가진 고온재료의 개발이 요구된다.
일본의 경우에는 현재 1백W급 제3세대전지를 개발한 상태이며 이분야는 세계적으로 아직 기초연구수준에 머물러 있다.
연료전지는 세대에 따라 성능과 효율이 뛰어나며 첨단기술이 필요하다.
우리나라는 연료전지에 대한 지금까지의 연구를 재정비,올해부터 20 01년까지 2단계로 나눠 모두 1천2백여억원의 연구비를 투입, 체계적인 연구개발에들어갔다.
1단계인 96년까지 1천시간사용할 수 있는 50㎾의 인산연료전지와 2㎾의 용융탄산염전지,1백W급 고체산화물전지의 개발을 목표로 하고있다.
2단계에는 인산연료전지의 경우 50㎾전지시스템의 실용화와 2백㎾급 전지개발등을,용융탄산염전지는 20㎾급시스템구성을,고체산화물전지는 2㎾급을 각각 개발할 계획이다.
연료전지개발에는 분야별로 한국과학기술원,에너지기술연구소,한국전력,동서산업등 국가출연연구기관과 일반산업체등이 참여하고 있다.
한국과학기술원 홍성안박사(42)는 『제1세대전지는 이미 상용화에 접근,기술도입과 개발이 비교적 나은편이나 개발단계에 있는 제2,3세대전지는 각국이 독자적으로 연구하고 있는 실정』이라며『뒤떨어진 우리의 기술을 향상시키기 위해서는 정부의 적극적인 개발투자가 필요하다』고 말했다.