고정형 연료전지의 잠재력과 시장전망

KISTI 『글로벌동향브리핑』 2010-01-02

보다 많은 국가들이 온실가스를 감축하고, 에너지자원을 재생가능한 자원으로 다양화하는 노력을 강화하고 있다. 유럽연합은 2020년까지 온실가스를 1990년 대비 20% 감축한다는 방침을 설정하고 있으며, 온실가스 감축에 대한 글로벌 합의가 이루어진다면 30%까지 감축수준을 확대할 수 있다고 주장한다. 분명히, 지구온난화는 전 세계 각국 리더들의 핵심 의제로 자리 잡았다. 그러나 세계는 여전히 탐욕스러운 에너지 소비를 보여주고 있다. 세계의 전력 생산은 1997년 4.2TW에서 2030년 7TW까지 증가할 전망이다. 또한, 현재 전력망의 중압집중형의 전력생산 모델은 매우 비효율적이며, 많은 한계를 안고 있다. 가장 산업화된 국가들에서도 전체 발전 효율성이 최종 소비자에게 전력이 전달될 때까지 평균 30~35%밖에 되지 않으며, 전력망은 계속해서 부하가 심해지고 있다. 나아가, 오늘날 지구 인구의 33%가 전력공급을 받지 못하고 있는 현실이다. 또한, 세계가 무선 네트워크로 연결되고 있는 과정에서 어떻게 전력이 공급되지 않는 지역에서까지 네트워크를 활성화시킬 것인가도 문제로 남아있다. 지구의 전기공급 문제에 대한 한 가지 대안은 재생가능한 분산형 에너지발전(RDEG, renewable distributed energy generation) 기술이다. RDEG 기술은 전력을 소비지점에서 생산하며, 고비용이며 비효율적인 송배전망의 구비를 축소할 수 있다. RDEG 기술은 전력을 생산하면서 온실가스 또한 최소한으로 배출한다. 이 기술은 수용가에게 보다 많은 통제권, 민첩성, 비용절감 등의 혜택을 제공하면서 중앙집중형의 에너지자원과 연계된 복잡성을 최소화하는 잠재력을 지니고 있다. 그러나 오늘날 RDEG 기술의 경제학은 입지를 굳히지 못하고 있다. 이러한 이유 때문에 정부가 RDEG 기술의 상용화에 직접적인 보조금을 주고 있다. RDEG 기술은 세 가지 주요 기술로 구성되어 있다. 태양광, 소형 풍력, 연료전지이다. 전력시장을 분해해서 살펴볼 때, RDEG 기술은 단지 전체 발전원에서 아주 작은 부분만을 차지하고 있다. 또한 향후 20년 이상 빠른 성장을 이룬다 할지라도, 여전히 전기의 대부분은 석탄, 천연가스, 원자력, 수력과 같은 전통적인 전원을 통해 생산될 것이다. 2007년에 세계 누적 발전용량인 4.2TW 중에서 4%(160GW) 만이 재생가능한 발전용량(수력 제외)이었다. 그리고 160GW의 재생가능한 발전용량 중에서 단지 4%만이 분산형이었다. 고정형 연료전지(stationary fuel cell)는 장기적으로 거대한 잠재력을 지니고 있다. 고정형 연료전지는 청정하고 효율적인 전원에 해당하며, 1kw에서 10MW이상까지 발전용량을 갖출 수 있다. 보다 개혁적인 기술을 통해 연료전지는 천연가스와 같이 기존 또는 접근 가능한 연료를 활용할 수 있고, 인접 산업공정의 부산물인 바이오연료 및 가스를 포함한 다른 연료들도 활용할 수 있다. 열병합 발전소와 결합될 경우 효율성이 40~50% 수준에서 85% 수준까지 획기적으로 증가할 수 있다. 그러나 비용 문제가 그 기술의 장기적 잠재력을 전망하기 어렵게 만든다. 비용을 낮추기 위해서는 규모가 증가해야 한다. 그러나 규모를 늘리기 위해서는 비용이 크게 하락하여야 한다. 지속적인 정부의 지원 프로그램이 없다면, 동 기술이 성공 임계점을 도달할 수 있을지, 언제 도달할지 알 수가 없다. 2008년 추정되는 연료전지 시장 규모는 38MW수준이다. 2013년에는 219MW로 확대될 전망인데, 연평균성장률(CAGR)로는 33% 증가율이다. 이는 화폐(달러) 기준 2008년 2억4,200만 달러 규모에서 2013년 7억1,600만 달러 규모로 성장한다는 뜻이며, 연평균 24% 성장한다는 의미이다. 출처 : http://www.pikeresearch.com/wp-content/uploads/2009/12/SFC-09-Executive-Summary.pdf