두산그룹이 수소연료전지 사업을 벌이고 있는 가운데 지주회사 두산이 수소연료를 직접 투입해 운영하는 1㎾·10㎾급 건물·주택용 수소연료전지 'H2-PEMFC(고분자전해질형연료전지)' 시스템을 개발했다.두산은 수소연료전지 제품 라인업을 건설기계, 선박 등 모빌리티용으로 다각화한다.
H2-PEMFC는 고분자로 이뤄진 막을 전해질로 사용하는 연료전지이다. 촉매가 포함된 전극과 전해질막으로 이뤄진다. 수소가 공급됐을 때 수소가 수소 이온과 전자로 분리되면 수소 이온은 전해질막을 통해서 반대 전극으로 이동하고 전자는 막이 아닌 도선을 따라서 이동하면서 전류가 흐른다. 장점은 간단한 구조와 제작방법, 높은 무게와 공간 효율이다. 부식 문제가 거의 없어서 4만 시간 이상의 긴 시간 동안 무리 없이 작동할 수 있고 저온에서 반응이 일어난다.
두산은 1㎾·10㎾급 건물·주택용 수소연료전지 'H2-PEMFC(고분자전해질형연료전지)' 시스템 개발을 완료했다고 30일 밝혔다. H2-PEMFC 시스템은 천연가스를 개질하지 않고 수소연료를 직접 투입하는 순수소 모델이다. 50~55% 수준의 높은 전기효율을 낼 수 있고 다른 타입의 수소연료전지보다 저온에서 작동하는 만큼 부하의 변동에 대응해 발전량을 조정하는 '부하추종운전'이 빠른 게 특징이다.
1㎾·10㎾급 H2-PEMFC 시스템은 1기 수소 시범도시 중 하나인 강원 삼척시 수소타운에 적용돼 2024년까지 실증한다. 소규모 분산 발전용 100㎾급 H2-PEMFC 시스템도 2026년까지 개발할 계획이다.
두산은 분산 발전용·모빌리티용 수소연료전지를 개발해 제품 라인업을 다각화할 계획이다.
모빌리티용 수소연료전지를 개발하기위해 지난해 두산밥캣의 세계 1위 소형건설장비 '스키드로더'에 적용하기 위한 '건설기계용 60㎾급 수소연료전지 파워팩' 개발에 착수했으며 2026년까지 개발·실증을 완료할 계획이다.
두산은 중소형 선박을 중심으로 전기 효율이 높고, 부하추종운전이 우수한 선박용 H2-PEMFC 수요가 높아질 것으로 기대하고 100~200㎾급 선박용 수소연료전지 개발도 추진하고 있다. 선박은 탈탄소 규제가 가장 구체적으로 진행되고 있는 분야다. 국제해사기구(IMO)는 2050년 선박 분야 탄소저감 목표를 50%에서 100%로 최근 상향 조정했다.
두산은 최근 H2-PEMFC 시스템을 활용해 한국에너지기술연구원(에기연)과 '암모니아 추출 수소 연계 수소연료전지 운전 실증'에도 성공했다. 암모니아에서 추출한 수소를 연료로 투입했을 때 일반적인 고순도 수소와 동등한 수준의 전력 생산이 가능하다는 것을 확인했다.
암모니아는 수소와 질소만으로 이뤄진 무탄소 연료로 상온에서 고압으로 쉽게 액화할 수 있어 액화 수소보다 저장과 운반에 유리하다. 액화 암모니아는 단위 부피당 수소저장밀도가 액화 수소보다 약 1.7배 높기 때문에 대용량 저장도 가능해 수소 시대 중요한 자원으로 주목받고 있다.
두산 관계자는 "수년 안에 순수 수소를 연료로 사용하는 시장이 열릴 것으로 기대된다"면서 "두은 건물용 수소연료전지와 신재생에너지 보급 융·복합지원사업 외에도 분산 발전, 모빌리티 등으로 사업 영역을 확장해 친환경 에너지 솔루션 기업으로 성장해 나갈 것"이라고 말했다.
두산의 건물주〮택용 연료전지 사업을 담당하는 퓨얼셀파워BU는 2003년 출범 후 연료전지 핵심기술인 스택과 개질기 설계, 제작에서부터 시스템 통합 자체 제작까지 전방위 기술을 확보하고 있다. 1kW·5kW·10kW 건물용/주택용 수소연료전지, 1kW~100kW급 수소시스템 등 PEMFC 라인업을 주력으로 생산해 온 산은 지난 2021년, 세계 최고 수준의 전력 발전효율을 지닌 건물주〮택용 10kW SOFC(고체산화물연료전지) 개발을 완료했다.
박준환 기자 naulboo@gmail.com
