신재생에너지, 버려지는 바이오가스가 수소로...
신재생에너지, 버려지는 바이오가스가 수소로...
  • 정희
  • 승인 2019.04.16 11:14
  • 댓글 0
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수소 에너지는 미래의 청정 에너지원 가운데 하나이다. 수소가 연소될 때는 공해 물질이 거의 배출되지 않는다. 수소 에너지란, 수소를 연소시켜서 얻는 에너지를 말한다. 수소를 연소시키면 같은 질량의 가솔린보다 3배나 많은 에너지를 방출한다. 또 수소는 일반 연료·자동차·비행기·연료 전지 등 현재의 에너지 시스템에서 사용되는 거의 모든 분야에 응용될 수 있다. 따라서 미래의 에너지 시스템에 가장 적합한 에너지원으로 각광을 받고 있다.
 
버려지는 바이오가스에서 수소를 생산해 수소버스에 충전할 수 있는 수소융복합충전소가 건립된다. 산업통상자원부(장관 성윤모)는 향후 3년간 약 95억원을 지원해 바이오가스를 이용한 수소융복합충전소를 구축하고, 수소버스 보급사업과 연계한 비즈니스 모델을 제시·운영할 계획이다. 올해는 우선 15억원을 지원하기로 했다. 이번 시범사업 신규과제는 지난 1월 발표한 ‘수소경제 활성화 로드맵’의 이행을 위해 수소차 보급과 이에 따른 중장기 수소 수요 대응을 위한 수소 공급 기술 확보를 목표로 하고 있다. 이를 위해 버려지는 바이오가스를 에너지화하는 바이오가스 정제 및 고품질화 기술과, 정제된 바이오가스에서 수소를 생산하는 추출 시스템을 개발하며, 생산한 수소를 활용해 수소버스를 충전할 수 있는 수소융복합충전소를 구축·실증하고, 경제성 있는 운영을 위한 비즈니스 모델을 개발한다. 또한 지속적인 충전소 활용을 위해 성과활용기간 동안 충전소 운영 실적을 제출해야 한다. 특히 해당 사업은 지자체의 참여가 필수적이므로 내실 있는 사업을 위해 지자체 대상 설명회를 열어 현장 의견을 수렴했다. 바이오가스의 안정적인 확보를 위한 지자체의 협조를 요청하고 충전소의 지속적 운영 및 수소차의 보급 확대를 위해 수소버스 시범사업과 연계 추진하는 방안을 소개했다. 향후 CNG(압축천연가스) 충전소, 연료전지 발전 시설 및 전기차 충전소와의 연계를 통한 수익성 제고 방안을 제시했다. 이번 시범사업을 통해 바이오가스 기반의 수소융복합충전 인프라를 구성, 미활용 바이오가스의 이용 확대 및 경제성 확보와 해당 기술의 확산에 기여할 것으로 예상된다.
 
수소+CNG 복합충전소 준공
수소+CNG 복합충전소 준공

 
연료전지 핵심기술 확보 및 국산화
연간 바이오가스의 총 생산량 중 발전 등으로 활용되는 양은 약 80% 수준이며, 나머지 20%는 미활용 돼 방출이나 연소를 통해 처리하는 실정으로 이는 약 1만 5000톤의 수소 생산이 가능한 양이다. 따라서 버려지는 자원의 효율적 활용으로 친환경 사회로의 진입을 돕고 또한 수소 생산 포트폴리오의 다양화를 통해 수소 생산 비용 저감에도 도움이 될 것으로 기대된다.
 
현대자동차의 수소버스 일렉시티
현대자동차의 수소버스 일렉시티
 
이번 신재생에너지 연구개발(R&D) 신규과제는 최근 재생에너지 산업계의 어려움을 극복하기 위한 경쟁력 강화에 중점을 두었으며, 특히 간담회, 공청회 등을 통해 발굴한 기업수요를 바탕으로 가격·기술격차 극복과 시급한 핵심기술 확보 등을 주요 목표로 하고 있다.
 
태양광 분야는 세계적 수준의 기술력을 보유하고 있으나, 가격경쟁에 어려움을 겪고 있어, 단가절감형 기술개발을 통해 가격경쟁력을 확보하고, 세계 최고수준 상용제품 개발을 통해 경쟁기업과의 기술격차도 확대해 나갈 계획이다.
 
풍력 분야는 선진국 대비 기술・가격경쟁력 모두 부족한 상황으로, 블레이드, 증속기 등 국산화가 시급한 핵심부품에 대한 기술개발을 우선 추진하는 한편, 친환경・저소음 풍력단지 설계기술, 계통연계 적합성 시험기술 등 주민 수용성 및 신뢰성 확보를 위한 기술개발도 병행 추진한다. 한편, 금년 1월에 발표한 ⌜수소경제 활성화 로드맵⌟에 따라, 국내 연료전지의 기술력 제고를 통한 글로벌 시장 선도를 목표로 발전·건물용 연료전지 핵심기술에 대한 R&D 신규과제를 공고한다. 먼저 발전효율이 가장 높은 3세대 연료전지인 고체산화물형 연료전지(SOFC, Solid Oxide Fuel Cell)의 기술 확보를 위해, 수백kW급 발전용 고체산화물형 연료전지 시스템의 전 단계로서 수십kW급 모듈시스템 기술을 개발한다. 그리고 외산에 의존하고 있는 고분자 전해질 연료전지(PEMFC)의 3대 핵심부품에 대한 기술 개발을 통해 건물용 연료전지 분야의 중소기업의 기술경쟁력을 제고함으로써 산업생태계를 고도화할 것이다.

발전·건물용 연료전지의 보급 확대에 맞추어 연료전지의 핵심기술 확보 및 국산화를 통해 국내 시장을 확장하고, 이를 발판으로 세계시장 점유율 1위를 달성하는데 노력하겠다.
추후, 연료전지 나머지 분야의 국산화가 시급한 부분은 ⌜수소 기술개발 로드맵⌟에 반영하여 예타를 추진할 계획이다. 또한, 바이오가스 활용 지역분산발전 시스템 기술개발과 농어촌 맞춤형 신재생에너지 융복합시스템 개발・실증사업도 지원한다.
 
에너지 시스템 큰 변화 생길것
고효율바이오가스의 ‘생산, 활용, 통합운영관리’ 시스템 구축을 통해, 버려지는 바이오매스를 에너지화(열, 메탄, 전기 등)하여 지역 에너지망에 안정적으로 공급할 수 있는 기반을 조성하고, 농어촌지역 주민이 직접 참여하는 신재생에너지 융복합시스템 개발을 통해, 스마트팜, 스마트양식, 축산업 등에 적용 가능한 농어촌의 새로운 수익모델을 창출할 수 있을 것으로 기대된다. 산업부는 이번 신규과제 공고시, 외부기술 도입비용에 대한 지원사항을 명시하여, 기업이 바이알엔디(Buy R&D)를 통해 부족한 핵심기술을 조속히 확보할 수 있도록 지원하고, 신규과제 수행기관 선정을 위한 평가절차 간소화를 통해 업계부담을 완화하고, 과제비를 신속히 집행하는 등 재생에너지 업계의 어려움을 조기에 극복할 수 있도록 지원할 예정이다.
 
바이오웍스 기능성채소 공장
바이오웍스 기능성채소 공장
 
이와 같은 수소의 에너지가 실용화되기 위해서는 제조·수송·저장·전환 등 여러 분야의 화학적인 문제가 해결되어야 한다. 수소를 경제적으로 대량 생산할 수 있는 제조법, 경제적인 저장과 수송 방법, 연료 전지 등의 이용법이 앞으로 연구할 과제이며 해결해야 할 문제점이다. 과학자들은 수소를 안정적이고 대량으로 값싸게 제조하여 보급하면 현재의 에너지 시스템에 큰 변화가 일어날 것이라고 확신한다.

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