고체산화물형 연료전지 설계기준 하반기 고시···연면적 10만㎡ 이상 건물 즉시 적용
서울시가 신규 민간 중·대형 건물에 기존 방식보다 발전효율이 10% 이상 높은 차세대 수소연료전지가 도입될 수 있도록 설계기준 마련에 나선다. 화석연료인 석유·석탄이 고갈돼 가고 환경오염에 대한 경각심이 커지면서 수소에너지가 그 대안으로 떠오르고 있는 가운데 나온 대책이다.
28일 서울시는 차세대 수소연료전지로 평가받는 ‘고체산화물형 연료전지’(SOFC) 설계기준 마련을 위해 하반기 중 고시하고, 고시 즉시 적용할 계획이라고 밝혔다. 우선 연면적 10만㎡ 이상인 환경영향평가 대상 건물부터 적용하고 내년부터는 서울시 녹색건축물 설계기준 심의대상인 연면적 3000㎡ 이상 건물로 확대할 예정이다.
SOFC 설계기준이 마련되면 신축 건물에서 도입할 수 있는 연료전지는 고분자전해질형 연료전지(PEMFC), 인산형 연료전지(PAFC), SOFC 등 총 3종으로 확대된다. 시는 “건물의 크기와 용도, 에너지사용 패턴 등을 고려해 맞춤형 연료전지를 선택할 수 있게 된다”며 “이달 초 기존보다 6.5% 인하된 ‘연료전지용 가스요금’이 신설돼 수소추출에 사용되는 도시가스 요금 대비 전기발전 실익이 커지는 만큼, 실가동률도 증가할 것”이라고 기대했다.
차세대 고효율 수소연료전지인 SOFC는 발전효율이 최대 60%로 현존하는 수소연료전지 가운데 가장 높다. 건물 관리를 위해 야간에도 항상 전력이 필요한 중·대형 건물이 많은 대도시에 적합하다는 평이다. 미국‧일본 등에서는 이미 상용화돼 건물‧주택에서 운영되고 있으며, 국내에서는 올해 1월 경기도 분당 열병합발전소에 발전 사업용으로 최초 도입돼 운영 중이다.
수소연료전지는 수소와 산소의 화학적 반응을 통해 전기 에너지와 열에너지를 생산하는 신재생에너지 설비다. 화력발전처럼 연료를 태워 내뿜는 대기오염물질이 없어 친환경적이고, 태양광의 1/300, 풍력의 1/30 정도의 공간 밖에 차지하지 않아 설비 크기 대비 에너지 생산량이 가장 높다는 평이다.
서울시는 “수소는 물에서 시작해 다시 물로 돌아가는 무공해 에너지원으로, 화석연료나 원자력 발전을 대체할 궁극적인 대체 에너지이자 클린에너지로 평가받고 있다”며 “최근 전 세계 에너지의 흐름도 탄소의 비율은 줄이면서 수소의 비율은 늘리는 방향으로 진행되고 있으며, 수소차, 수소연료전지 같이 수소를 주요 에너지원으로 사용하는 ‘수소경제’ 활성화를 위한 각 국의 노력도 활발하다”고 설명했다.
수소연료전지 종류는 수소와 산소의 화학반응에 필요한 전해질(전류를 흐르게 하는 물질)에 따라 나뉜다. 현재 민간건물에 설치·운영 중인 연료전지의 대부분을 차지하는 PEMFC의 경우 100℃ 이하의 낮은 작동온도 때문에 쉽게 끄고 켤 수 있어 전력이 필요할 때만 가동하는 주택이나 소규모 건축물에는 적합하다.
다만 발전효율이 35~37%로 상대적으로 낮아 전력이 상시 필요한 중·대형 건축물에서는 전기요금 단가가 높은 여름철 전력 성수기나 열 에너지가 필요한 시기에만 단시간 가동되는 형편이다. 또 현재 연료전지 중 PEMFC 방식만 KS 인증기준이 있어 건물 규모나 용도와 관계없이 주로 PEMFC 방식으로만 보급되고 있다.
연료전지 설계기준은 설치 용량당 어느 정도의 에너지를 생산하는지를 나타내는 것이다. 건물에 실제 도입하려면 설계기준에 따라 설계안에 반영해야 한다. 서울시는 2012년부터 민간 건물 신축 시 건물이 필요한 에너지 일정 비율 이상을 신재생에너지로 자급하도록 해왔다. 이로인해 서울시 건물에는 태양광, 수소 연료전지 같은 신재생에너지 설비 보급용량이 지속적으로 증가하고 있다는 게 서울시 설명이다.
서울시 측은 “국내 업체에서 개발 중인 건물용 고체산화물형 연료전지(SOFC) 제품들의 상용화가 목전에 있고 정부도 올초 발표한 ‘수소경제 활성화 로드맵’에 따라 이 분야의 R&D를 지원 중인 만큼, 이번 설계기준 마련을 통해 건물용 수소연료전지 시장을 선도적으로 정착시키고 수소경제 활성화에도 기여한다는 목표”라며 “현재 STX중공업, 미코, 경동나비엔 등 국내 업체에서 개발한 건물용 제품이 상용화에 앞서 실증시험 중에 있다”고 전했다.