고체산화물 연료전지의 상용화와 기술 개발

이 해 원_ 한국에너지기술평가원 수소연료전지 PD

1. 서 론

기후변화에 대응하기 위하여 세계 각국은 전략적인 시나리오 하에서 다양한 에너지·환경 정책을 시행하고 있다. 그 중에서도 유럽 연합은 자원이나 에너지 인프라가 다른 회원국들을 포함하고 있어 글로벌 환경에서의 시사점을 내포하고 있다. 유럽 연합 기후변화 재단(European Climate Foundation)의 온실가스 저감 로드맵은 1990년 기준 이산화탄소 배출량 연 5.9Gt을 2050년까지 연 1.2Gt으로 80% 줄여 대기 중의 이산화탄소 농도를 450ppm 이하로 유지하는 목표를 제시하고 있다. 목표 달성을 위해서는 발전, 육상 수송, 건물, 폐기물 에너지 분야에서 95~100%의 이산화탄소 저감이 필요함을 명시하고 있다.(1)

이들 핵심 분야 중에서 연료전지와 직간접적으로 연관된 것이 바로 전력과 육상수송 분야이다. 잘 알려진 대로 전력 생산의 경우 원자력을 제외하면 경제성이 뛰어난 석탄화력 발전이 전력생산의 가장 큰 비중을 차지하고 있다.(2) 물론 셰일가스의 개발에 따라 가스복합발전의 비중이 급격히 늘어날 것이라고 예상하지만, 많은 전문가들은 이산화탄소 포집·저장(CCS: carbon capture and storage) 기술의 상용화가 이루어지면 석탄 화력발전이 여전히 발전시장의 주력 위치를 유지할 것으로 예상하고 있다.(3,4) 발전분야에서 연료전지는 주로 분산발전 시장에서 중요한 역할을 할 것으로 예상되고, 전기-열-연료에 이르는 다양한 형태의 에너지를 공급할 수 있는 복합기능과 발전효율 뿐만 아니라 종합효율의 향상을 통해 온실가스 저감에 기여할 것으로 기대하고 있다.
또 하나의 핵심 분야인 육상수송 분야에서는 수소의 생산방법에 따라 이산화탄소 배출량이 크게 달라지지만 최종적으로는 무탄소 재생수소가 생산되면서 수소를 연료로 하는 연료전지 자동차가 이차전지 기반의 전기차와 함께 온실가스 저감의 핵심 역할을 담당할 것으로 예상된다.(5,6) 물론 전기차의 충전 인프라와 연료전지차의 수소 인프라를 구축하기 위한 비용과 자동차 보급에 필요한 비용에 대한 많은 우려가 제기되고 있지만, 탄소배출권제도의 도입이 눈앞에 다가옴에 따라 육상운송체계에서 주동력원 또는 보조동력원으로서 연료전지의 중요성은 점증하고 있다.
유럽연합의 기후변화 대응 로드맵에서도 지적하고 있는 것처럼 육상운송 체계에서 연료전지차는 현실적으로 배제하기 어려운 대안 중의 하나이고, 논란이 되고 있는 수소 인프라 구축에 대한 재원 투입액수는 전기차의 충전 인프라 구축에 비해 약 3분의 1에서 2분의 1 수준일 것으로 추정하고 있다.(7) 인프라 구축에 대한 예측은 전기차와 연료전지차가 각각 주행과 정지를 반복하는 단거리 시내 주행 환경과 연속 및 고속 주행을 위주로 하는 장거리 주행에 특화될 것이라는 가정을 기반으로 하고 있다.
육상수송에서 발전 분야에 이르기 까지 연료전지와 같은 신기술이 시장에 진입하고 산업적인 성장을 이어가기 위해서는 각국 정부의 에너지와 환경에 대한 공공정책이 매우 중요한 역할을 한다.(8) 전 세계적으로 130여 개국에서 재생 에너지 지원정책을 펼치고 있는 가운데 현재 연료전지의 보급을 선도하는 정책을 살펴보는 것은 매우 흥미롭고 교훈적일 것으로 생각된다.(이하 중략)

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참고문헌

1. European Climate Foundation, Green House Gas Abatement Roadmap, www.roadmap 2050.eu.
2. F. Clemente, The Scale of Energy Needs from a Socioeconomic Perspective: The Role of Coal, the National Capital Area Chapter of US Association for Energy Economics, 2011.
3. World Energy Outlook 2013, 2013.
4. World Energy Outlook 2011 Special Report, 2011.
5. M. Linder, Portfolio of powertrains for passenger cars – a fact-based evalua-tion, Presented at 5th International Environmentally Friendly Vehicle Conference, Baltimore, Sept. 12, 2012
6. M. Linder, The potential of fuel cell electric vehicles in a portfolio of powertrains and industry initiatives for commercialization in Europe, Presented at International Hydrogen Forum, Fukuoka, Feb. 1, 2012.
7. A Portfolio of power-trains for Europe: a fact-based analysis, Prepared by McKinsey & Company, 2010. (www.zeroemissionvehicles.eu)
8. Renewables Global Status Report 2013, REN21. (www.ren21.net)
9. Fuel Cell Today, Industry Review 2013, 2013.
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11. DOE, ARPA-E FOA, Reliable Electricity Based on Electrochemical Systems (REBELS), Nov. 25, 2013.
12. D. Carter, Fuel Cell Today, Analyst View “Latest developments in the Ene-Farm scheme”Feb. 27, 2013.
13. D. Greene et al., ORNL Report; Status and Outlook for US Non-Automotive FC industry: Impact of Government Policy and Assessment of Future Opportunities, May, 2011.
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15. H. Kim, Market Transformation of Fuel Cells in Residential/Building Sector, Presented at the Workshop on Supply Chain in Fuel Cell Industry (Pohang TechnoPark), Feb. 19, 2014.
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17. J. Kim, Molten Carbonate Fuel Cells at Posco Energy, Presented at the Workshop on Supply Chain in Fuel Cell Industry (Pohang TechnoPark), Feb. 19, 2014.
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이 해 원
1976.3-1980.2
서울대학교 공과대학요업공학학사
1980.3-1982.2
서울대학교 공과대학요업공학석사
1984.8-1990.5
University of Florida 재료공학박사
1990.2-1992.3
Keramont Corp.(Tucson, AZ, USA)R&D Manager
1992.3-1997.2
KIST 재료기술연구본부 선임연구원
2007.2-2010.1
KIST 에너지재료연구단 단장
1997.3-현재
KIST 미래융합기술연구본부 책임연구원
2013.7-2015.6 한국에너지기술평가원(파견)수소연료전지 PD

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