88억원 투입…2018년까지 5년간 운영

기존 FC시스템보다 부피는 ↓, 효율은 ↑

세계 최대 규모의 수소타운이 울산시에 조성됐다.

이번에 조성된 수소타운은 산업체에서 발생하는 부생수소를 연료로 활용하는 것으로 작년 5월 산업통상자원부의 수소타운 시범사업 추진계획 발표에 이어 에너지관리공단 신재생에너지센터가 사업자 모집에 나섰다.

이에 울산시와 여수시가 각각 컨소시엄을 구성해 센터에 사업계획서를 제출했으며 평가결과 부생수소를 안정적으로 공급할 수 있고, 수소공급 인프라 구축환경이 상대적으로 유리한 울산시 컨소시엄이 최종 사업수행자로 선정됐다.

컨소시엄은 주관기관인 울산시를 비롯해 울산테크노파크, 퓨얼셀파워, GS칼텍스, 효성, 현대하이스코, SPG산업으로 구성됐다. 또한 부생수소 생산업체인 삼성BP화학과 수요처인 LS니꼬동제련도 이 사업에 함께 참여했다.

사업비는 약 88억원으로 이 중 정부가 52억원, 지자체가 19억원, 민간에서는 17억원을 부담했다. 정부지원금의 경우 2012년도 신재생에너지 보급사업 예산의 일부로 연료전지시스템 비용의 75%를 지원했다.

사업은 작년 8월 본격 착수됐으며 LS니꼬동제련 사택(1kW급 140대), 홍보관 및 체육관, 기숙사 등의 공용시설(5kW급 7대, 10kW급 1대), 온산읍사무소(5kW급 2대)에 총 195kW규모의 연료전지시스템이 설치됐다.

연료전지제조사별 공급규모는 퓨얼셀파워 100kW, GS칼텍스 45kW, 효성 10kW, 현대하이스코 40kW이다.

LS니꼬동제련 사택은 총 295세대로 거주자들을 대상으로 설치의향을 조사해 설치에 동의한 140세대에 각각 1kW급 연료전지시스템이 설치됐다.

설치세대에는 기존의 도시가스배관에 수소배관이 추가로 구축됐다. 부생수소가 발생하는 곳에서 수소타운까지의 거리는 총 3㎞로 온산읍사무소 앞 SPG 배관에서 분기해 연료전지 설치지역까지 연결했다. 기존에 있던 수소 주배관에서 공급지관까지의 추가배관길이는 약 1㎞ 정도이다.

연료전지 가동 시에는 수소배관을 이용하며, 난방과 온수 이용이 많은 겨울철에는 연료전지에서 발생하는 열로는 부족하기 때문에 기존의 도시가스배관도 함께 이용된다.

순수 수소 사용으로 개질과정 필요 없어

이번에 설치된 연료전지시스템은 기존에 도시가스를 이용하는 시스템과 달리 수소를 연료로 바로 이용하기 때문에 개질과정을 거칠 필요가 없다. 산업체에서 발생한 부생수소는 정제과정을 통해 고순도의 수소로 배관에 공급된다.

개질기가 없기 때문에 시스템의 부피는 줄어들었고 효율은 더 향상됐다.

제조사별 시스템 사양을 보면 퓨얼셀파워의 1kW급 시스템 크기는 40㎝×64㎝×110㎝(W×D×H)로 발전효율 50%(LHV 기준), 총 효율은 84%(HHV 기준)에 달한다. 연료소비량은 시간당 0.695N㎥이다. 또한 10kW급 시스템 크기는 150㎝×80㎝×140㎝, 발전효율 50%, 총 효율 93%이다.

GS칼텍스의 5kW급 시스템 규격은 125㎝×65㎝×135㎝, 발전효율 49%, 총 효율 85%이다. 시간당 3.6N㎥의 수소를 소비한다.

효성의 1kW급 시스템은 크기 48㎝×69㎝×139.5㎝, 발전효율 49%, 총 효율 84%, 연료소비량 시간당 0.695N㎥이며, 현대하이스코의 1kW급 시스템은 크기 42㎝×60㎝×139㎝, 발전효율 49%, 총 효율 84%, 연료소비량 시간당 0.7N㎥이다.

울산시&민간, 5년간 수소비용 8억5200만원 지원

에너지관리공단 신재생에너지센터에 따르면 온산산업단지에서 발생하는 부생수소는 시간당 100N㎥로 부생수소 생산업체로부터 시범사업기간인 2018년까지 향후 5년간 수소를 안정적으로 공급하겠다는 확답을 받았다는 설명이다.

수소비용은 울산시와 민간에서 일부 지원키로 해 실제 소비자가 부담하는 수소비용은 ㎥당 100원이다. 울산시와 민간에서 지원하는 수소비용은 약 8억5200만원(5년)으로 책정됐다.

시범사업기간 종료 후 연료전지 사용여부는 소비자 결정에 따르기로 했다.

한편 수소타운이 안전하게 진행될 수 있도록 가스안전공사는 수소타운 시범사업의 안전관리 지침을 제정하고 산업부로부터 지침에 대한 승인을 받은 후 울산시에 행정명령을 통보하기도 했다.

또한 중앙모니터링시스템을 구축해 수소타운에서 가동되는 모든 연료전지시스템의 운전현황을 확인, 점검할 수 있도록 했다.

연료전지제조사는 구축된 모니터링시스템을 통해 원격관리 및 유지보수를 수행하고, 수소관리기업인 SPG산업에서는 안전관리자 선임 등으로 주기적인 안전점검에 나설 계획이다.

이와 함께 85㎡ 규모로 조성된 수소타운 홍보관에는 퓨얼셀파워, 효성, 현대하이스코 등 3개 연료전지제조사의 1kW급 연료전지시스템이 전시용으로 나란히 설치돼 있으며, GS칼텍스의 5kW급 연료전지시스템은 별도 설치돼 홍보관에서 필요로 하는 전력을 공급하고 있다.

홍보관에서는 △연료전지산업 △연료전지 역사 및 종류 △청정 수소에너지 △수소타운 현황 △수소타운 기대효과 및 확장 △수소산업 선도도시 울산 등 다양한 정보를 한 눈에 볼 수 있을 뿐만 아니라 수소타운 연료전지 운전현황도 확인할 수 있다.

연간 에너지생산량 263만7033kWh 예상

이번 수소타운 조성을 통해 연간 전력생산량 162만2790kWh, 열생산량 101만4243kWh로 총 에너지생산량은 263만7033kWh에 달할 것으로 기대된다. 이는 연간 화석에너지 331.4toe를 대체할 수 있는 양이다. 또한 이산화탄소배출 감축효과는 연간 991.9톤으로 추정된다.

연료전지는 다른 신재생에너지에 비해 발전효율이 높고 장소와 날씨에 구애받지 않아 상시발전이 가능하며 설치면적이 상대적으로 작다는 장점이 있다. 그러나 현재 주 연료로 이용하는 LNG가격이 비싸 보급 확대의 걸림돌로 작용하고 있는 상황이다.

이 같은 상황에서 기존의 LNG가 아닌 부생수소를 연료로 활용하는 이번 수소타운 시범사업은 경제성을 높이고, 연료전지산업 확대에도 크게 기여할 것으로 기대된다.

따라서 이번 수소타운 시범사업이 성공적으로 완료돼 전 세계적으로 하나의 모범사례로 기록될 경우 향후 큰 파급효과가 예상된다.

“이번 수소타운 시범사업이 성공적으로 완료되기 위해서는 사후관리가 무엇보다 중요합니다. 따라서 연료전지시스템, 수소배관, 홍보관 등 전반적인 사항에 대해 울산테크노파크, 연료전지제조사, 안전관리업체, 수소공급업체 등과 상호 유기적인 협조체계를 구축해 운영할 계획입니다.”

지난해 정부가 추진한 세계 최대 규모의 수소타운 시범사업에 울산시와 여수시가 각각 컨소시엄을 구성해 사업계획서를 제출한 결과 울산시가 최종 선정됐다.

박순철 울산광역시 산업진흥과장은 “이번 시범사업은 산업통상자원부에서 연료전지산업육성 정책의 일환으로 기획한 사업으로 우리 시는 우리나라 수소생산량의 67% 정도에 해당하는 수소를 생산하고 있는데다 수소 관련 기반 시설도 타 지역에 비해 경쟁력을 갖추고 있어 에너지관리공단의 사업공고를 보고 지원을 했다”며 사업 참여 배경을 설명했다.

“울산 수소타운 시범사업은 청정에너지를 효율적으로 사용하는 연료전지를 일반 국민들에게 널리 알려 대국민 이해도를 높이고, 일관성 있는 에너지정책방향을 결정하는 연료전지분야의 구체적인 결과물을 확보하는 계기가 되었다는 점에서 중요합니다. 앞으로 수소타운 운영을 통해 나오는 결과물들은 연료전지산업육성에도 큰 도움이 되리라 생각하고요.”

수소타운 준공 시기는 당초 4월이었으나 두 달 정도 지연됐는데 이에 대해 박순철 과장은 “이번 수소타운 시범사업의 과업은 수소배관, 정압기 등 수소 인프라 구축, 연료전지시스템 설치, 각종 인허가 행정절차로 크게 나뉜다”며 “특히 수소배관 공사를 위해서는 도로굴착, 점용허가 등의 행정절차를 거쳐야 하는데 동절기 수소배관 공사를 진행할 수 없어 인허가 행정절차에서 공사기간이 한 달 정도 지연된 데다 수소타운 홍보관 전시물 기획과 주변 조경공사 등을 추진하는 과정에서 예상보다 많은 시간이 소요돼 전체적으로 늦어지게 됐다”고 말했다.

이와 함께 수소에 대해 시민들이 막연한 불안감을 갖고 있는 부분에 대해서는 수소타운의 수소배관은 지하매설과 외부에 충분히 노출돼 있는 배관으로 구성돼 있으며, 실내에 설치돼 있는 연료전지시스템은 중앙모니터링시스템을 통해 상시 감시하고 가스 누출 시 자동으로 가스를 차단할 수 있는 차단밸브, 가스누출감지기, 소화기, 환기설비 등 2중, 3중의 안전시스템을 갖췄다고 강조했다.

그는 “이번 수소타운 시범사업을 계기로 연료전지산업육성과 보급에 더욱 더 많은 관심을 갖게 되었으며 앞으로도 연료전지 적용분야 확대에 지속적인 노력을 기울일 이겠다”고 말했다.