포스코에너지와 손을 잡고 한국에서 MCFC(용융탄산염 연료전지) 사업을 벌인 미국의 퓨얼셀에너지(FuelCell Energy, 이하 ‘FCE’)가 본격적인 홀로서기에 나섰다. 듀엣으로 활동하던 가수가 솔로로 전향해 데뷔 무대에 오른 셈이다.
FCE에 가장 중요한 시장은 단연 한국이다. 그도 그럴 것이 경기그린에너지, 노을그린에너지, 신인천빛드림 연료전지단지에만 총 100MW 규모의 MCFC 모듈을 공급했다.
특히 지난 5월 세계 최대 58.8MW 규모의 MCFC 발전단지인 경기그린에너지와 7년 장기서비스계약(LTSA, Long-Term Service Agreement)에 합의하면서 한국을 중심으로 한 아시아 시장 영업망 구축에 박차를 가하고 있다.
FCE는 지난 6월 28일 서울 소공동 롯데호텔에서 ‘첨단 연료전지솔루션을 통한 한국의 에너지 전환 가속화’란 주제로 세미나를 열었다. 이 자리에는 FCE의 핵심 인사가 모두 참석했다. FCE의 연료전지, 수전해, 탄소포집 기술 등을 소개하면서 한국 시장에 큰 관심과 기대감을 드러냈다.
이날 제이슨 퓨(Jason Few) FCE 회장 겸 최고경영자는 “미래 지향적인 기술과 사업 접근 방식은 50년 이상 연료전지 기술의 전문성을 살려온 퓨얼셀에너지가 제공하는 제품과 혁신적인 솔루션을 더 발전시킬 수 있는 환경을 조성한다”라며 “한국의 기업들과 더 긴밀히 협력해 그 혜택을 함께 누릴 수 있기를 희망한다”고 말했다.
이날 행사의 백미는 FCE의 마크 피젤(Mark Feasel) 부사장 겸 최고영업책임자(CCO), 토니 리오(Tony Leo) 부사장 겸 최고기술책임자(CTO)가 함께 나서 ‘두 플랫폼을 기반으로 한 에너지 전환 솔루션’을 주제로 진행한 발표에 있다. 여기서 말하는 ‘두 플랫폼’은 MCFC와 SOFC(고체산화물 연료전지)를 의미한다.
FEC의 연료전지는 천연가스뿐 아니라 바이오가스를 연료로 사용할 수 있으며 친환경, 운용 안정성, 연비 효율, 분산발전 등에 장점이 있다. 특히 MCFC는 2008년부터 현재까지 총 200MW를 구축했으며, 스택의 수명이 기존 5년에서 7년으로 늘어났고, 최근에는 10년으로 늘리기 위한 연구를 하고 있다고 밝혔다.
MCFC는 발전 과정에서 탄소포집이 가능하다. 한영규 FCE 코리아 사장은 “현재 탄소 단가는 톤당 20만 원이고, 경기그린에너지의 경우 20만 톤의 탄소를 포집할 수 있다”라며 “탄소포집 설비 설치비가 300억~400억 원 정도라 경제성은 충분하다”고 답했다.
FCE가 개발한 고체산화물 플랫폼은 SOFC‧SOFC를 아우른다. 250kW급 SOFC는 천연가스, 재생 바이오가스 또는 수소를 포함한 다양한 연료로 구동할 수 있다. 고온수전해에 해당하는 SOEC는 1.1MW의 전력으로 하루 최대 600kg의 수소를 생산할 수 있다.
제이슨 퓨 회장은 “사실상 20년 이상 3세대 연료전지인 SOFC 기술을 개발해왔다”라며 “그동안 시장이 열리길 기다렸다. 수전해 효율은 세계 최고이다. 고온의 스팀으로 수소를 생산하고 내부 열로 제공하기 때문에 효율이 추가로 상승한다”라며 자신감을 내비쳤다.
‘토토 사이트’는 이날 행사에 앞서 FCE의 관계자와 서면 인터뷰를 진행했다. 다음은 그 내용을 담고 있다.
Q_ 경기그린에너지와 이번에 장기서비스계약을 맺게 된 과정이 궁금하다. 1억6,000만 달러(약 2,000억 원)에 이르는 7년 계약으로 알고 있다.
FCE는 지난 5월 28일 화성 발안산업단지에 있는 경기그린에너지의 연료전지 발전소에 FCE의 업그레이드된 연료전지 모듈 42기의 공급 설치, 발전설비에 대한 유지보수계약에 합의했다. 이번 계약에는 FCE가 연료전지에 대한 유지보수 서비스를 7년간 제공하는 신규 계약이 포함됐다.
화성의 연료전지 발전단지는 58.8MW의 전력을 생산해 약 13만5천 가구에 전력을 공급할 수 있으며, 연간 약 2만 가구에 난방용 중온수를 공급할 수 있는 열(2,500억kcal)을 함께 생산한다. FCE는 경기그린에너지 외에도 서울 상암동의 노을그린에너지, 한국남부발전의 신인천 연료전지단지에도 연료전지를 공급한 바 있다.
Q_ 이번 LTSA 계약에는 스택 교체를 포함해 구체적으로 어떤 서비스가 들어 있나? 또 퓨얼셀에너지 한국법인의 역할도 궁금하다.
FCE는 지난 2012년부터 한국에 담당 팀을 운영해왔고, 한국 시장 내 사업 성장을 통해 점차 조직을 확대할 예정이다. 당사는 한국의 FCE 연료전지 소유주와 긴밀하게 협력해 장기서비스계약을 체결하고 지속적인 유지보수, 성능 관리를 제공하고 있다. 일례로 FCE 서비스 팀은 한국남부발전이 1단계로 조성한 신인천빛드림 연료전지단지에 2018년 6월부터 투입되어 서비스를 제공하고 있다. 인천의 현장은 총 20MW급 연료전지 모듈 16기로 구성되어 있고, 전기와 더불어 지역난방에 필요한 열에너지를 함께 공급하고 있다.
LTSA 계약 안에는 실시간 유지보수, 24시간 실시간 모니터링 및 원격 제어, 모듈 교체 등의 서비스가 포함되어 있다. FCE는 한국 시장이 아시아뿐 아니라 글로벌 연료전지 시장에서 차지하는 위상을 매우 높게 평가한다. 지난 10여 년간 한국 정부와 관련 산업계, 고객사들은 청정에너지 신기술을 도입하고 비즈니스 모델을 혁신해왔다. 세계가 탈탄소화의 대안으로 수소에너지를 적극적으로 도입하고 있는 만큼 한국은 수소산업의 선두에 있다고 볼 수 있다.
FCE는 한국 시장에서 기업 인지도를 높이면서 비즈니스 프로필을 확대할 계획이다. 이러한 전략에는 강력한 지역 파트너십 구축을 포함한다. FCE 고유의 강점과 지역 파트너사의 역량을 모아 고객을 위해 활용할 계획이다. 또 다른 전략의 일환으로 고객 서비스와 비즈니스 개발 부문을 포함한 한국 현지법인의 인력 확보에 전략적으로 투자할 계획이다. 이를 위해 최근 사업 개발을 전담할 신규 임원을 처음으로 임명했다.
Q_ 한국퓨얼셀(옛 포스코에너지)과는 어떤 형태로 관계를 정리하게 되었는지 궁금하다.
한국퓨얼셀과의 관계는 2021년에 마무리됐고, 이를 계기로 FCE는 발전 및 탄소포집, 수소생산 전 부문에서 한국 시장에 직접적으로 참여할 수 있게 됐다.
Q_ MCFC의 장점은 무엇인가? 발전용 연료전지의 효율을 보면 PAFC(인산염 연료전지) 42%, MCFC 47%, SOFC 56% 순으로 나온다. 발전효율만 보면 SOFC가 가장 뛰어나지만, 열병합 발전을 더한 종합 에너지효율을 고려하면 MCFC도 충분한 경쟁력이 있어 보인다.
MCFC의 장점은 전기효율에 있다. 열을 포함한 종합에너지 효율을 고려할 때, MCFC는 온수 외에도 상위 등급의 증기(스팀) 또는 흡수 냉각을 제공하기 때문에 더 높은 가치를 제공한다. 아울러 MCFC는 이산화탄소와 수소를 직접 회수하는 기술이 입증되어 발전사업자에게 미래 가치를 위한 다양한 선택지를 제공할 수 있다.
Q_ 앞서 말한 노을그린에너지, 신인천빛드림 연료전지단지와 맺은 파트너십이 궁금하다.
서울 상암에 있는 노을그린에너지와는 작년 7월에 14년 장기계약을 맺었고, 인천에 있는 한국남부발전(신인천빛드림 수소연료전지 발전단지)과는 지난 2018년에 20년 장기계약을 맺었다. 노을그린에너지와 체결한 LTSA는 FCE와의 협력에서 중요한 이정표를 나타내며, 연료전지 발전소의 중단 없는 가동, 탄소배출 감소, 서비스 개선에 주안점을 두고 있다.
노을그린에너지 현장은 총 20MW 규모 발전용량으로 약 4만3,000가구에 전력을 공급할 수 있는 연료전지 모듈 16기로 구성되어 있다. 또 연간 820억kcal의 청정 열을 생산해 6,500여 가구에 온수를 공급할 수 있다. FCE는 14년간 안정적인 스택 모듈 교체(2023년에 완료), 발전소 운영을 보장한다.
신인천빛드림 연료전지단지도 20MW의 친환경 전기와 온수를 공급하는 MCFC 모듈 16기로 구성되어 있다. 2018년 상업 운전을 시작한 후로 성공적으로 운영되고 있다.
Q_ 한국의 수소발전 입찰시장에 대한 의견을 듣고 싶다. 일반수소, 청정수소로 나눠 입찰시장을 운영하게 된다.
수소에 대한 한국 시장의 관심에 박수를 보낸다. 미국 LA 롱비치항에서 보여준 트라이젠(Tri-gen) 시스템과 같이 당사의 MCFC 플랫폼은 바이오가스로 수소와 전기, 물을 생산해 공급할 수 있다. MCFC는 전기 출력을 떨어뜨리지 않고 50%까지 수소를 혼소할 수 있기 때문에 한국에 이미 설치된 FCE의 연료전지 시스템은 실질적으로 탄소 집약도를 줄이는 길을 열어줄 수 있다.
또 FCE는 순수수소로 전기를 생산하고 수전해를 통해 수소를 생산하는 고체산화물 플랫폼을 상업화한 바 있다. 고체산화물 전해조의 높은 효율은 한국의 원전 기술과 이상적인 결합을 이룰 수 있다.
Q_ 도요타와 손을 잡고 LA 롱비치항에 트라이젠 시스템을 구축해 운영하고 있다. 이 시설에 대해 좀 더 말해달라.
재생 가능한 바이오가스로 수소와 전기, 물을 생산해 활용하고 있다. 이 시설의 하루 최대 수소생산량은 1.2톤으로 도요타 물류서비스(Toyota Logistics Services, TLS)의 대형 수소트럭 등이 이용하는 인근의 수소충전소에 공급된다. 시스템에서 생성된 2.3MW의 전기는 TLS의 전력 운영을 지원하거나 잉여전기를 지역 전력회사에 공급하는 식으로 해결한다. 또 수소생산 과정에서 나오는 물(온수)은 도요타의 고객 인도 차량 세차 등에 활용하고 있다.
Q_ 포스코에너지와 법적인 문제를 해소한 후 한국, 아시아 시장에서 독자적으로 사업을 추진하고 있는 것으로 안다. 그동안 아시아 시장에서 특별한 성과가 있는지 궁금하다.
FCE는 지난해 2월 말레이시아의 국영 에너지기업인 페트로나스의 자회사인 ‘말레이시아 해양중공업(Malaysia Marine and Heavy Engineering, MMHE)’과 대규모 수전해 플랫폼을 설계하고 이를 아시아 시장과 뉴질랜드, 호주 지역에 공급하기 위한 양해각서를 체결한 바 있다. 또 일본의 대형 EPC 사와 수소 수출입 시장을 위한 액상유기수소운반체(LOHC) 가치사슬을 최적화하기 위한 양해각서를 체결했다.
Q_ 도시가스 개질 시 나오는 이산화탄소 포집과 관련한 수요는 없나? CCUS 설비 설치에 얼마의 비용이 드는지, 추가로 어떤 시설이 필요한지 궁금하다.
도시가스를 개질하는 과정에서 탄소포집을 통해 최종 사용 지점 인근에 저탄소 수소를 제공할 수 있다. 이는 전력도 함께 생산하는 FCE의 트라이젠 플랫폼을 통해서도 가능하며, 이때 이산화탄소 구매처가 필요하다. 탄소를 활용하는 CCU 시장은 세계적으로 빠르게 확장되고 있다. 초기 활용 사례로 식음료, 녹색 비료, 지속가능한 항공연료 분야 등을 들 수 있다. 탄소를 포집해서 저장하고 출하하는 설비를 갖추는 데 추가 비용이 들지만, 이 시설에서 생산되는 수소, 전력의 가치 흐름이 이러한 비용을 상쇄한다.
Q_ 엑슨모빌과 네덜란드 로테르담에서 탄소포집 시범사업을 진행하고 있는 것으로 안다.
FCE는 엑슨모빌과 손을 잡고 절감된 비용으로 CO2를 포집하는 기술을 개발해왔다. 용융탄산염 연료전지(MCFC)는 산업 공장의 배가스에서 탄소를 포집해 대기 중으로 방출되는 것을 방지한다. 연구에 따르면, MCFC는 CO2 배출량의 90% 이상을 포집할 수 있다.
이 획기적인 기술은 2026년부터 로테르담에 있는 엑슨모빌의 제조공장에서 시범 운영될 예정이다. 이번 시범사업에서는 탄소포집 효율을 극대화하고 탄소 격리가 가능한 초대형 애플리케이션을 목표로 한 새로운 디자인의 MCFC 모듈이 사용될 계획이다. 현장의 CO2 활용을 위한 소규모 애플리케이션을 위해 현재 설계된 스택 모듈을 사용해 탄소를 회수, 포집하는 상업 기술을 제공하고 있다.
FCE의 연료전지 기술은 두 가지 혜택을 제공한다. 기존의 열 기반 탄소포집 공정보다 효율이 높은 전기화학 공정을 기반으로 하기 때문에 기본적으로 에너지 효율이 높다. 또 탄소를 포집하는 동시에 저탄소 전력, 열, 수소를 생산한다. 이러한 부산물을 산업 시설이나 다른 곳에 사용해 전체 탄소포집 비용을 낮출 수 있다.
또 연료전지는 모듈식으로 구성되기 때문에 시설의 크기에 따라 시스템을 확장하거나 축소할 수 있다. 시범사업이 성공하면 MCFC 기술은 엑슨모빌의 다른 사업장에도 적용될 수 있다. 또 엑슨모빌과 FCE는 이 기술을 상업화해서 다른 기업들이 탄소배출량을 줄이는 데 도움을 줄 수 있다.
Q_ 지금까지 한국 시장에서 이룬 성과는 무엇이며, FCE의 향후 계획과 목표는 무엇인가?
FCE는 2012년부터 한국 시장에 서비스를 제공해온 것을 자랑스럽게 생각한다. 한국은 청정에너지 도입을 위해 세계를 선도하는 아젠다(의제)를 수립했다. 새로운 CHPS(청정수소발전 의무화제도) 정책 하에 천연가스, 바이오가스나 수소를 사용하는 한국의 전력회사, 산업 고객들에게 FCE의 기술이 도움이 될 것이라고 믿는다.
FCE 기술의 세 가지 차별점은 다음과 같다. △7년의 스택 수명, 바이오가스 또는 수소 생산 애플리케이션에서 차별화된 기술을 갖춘 차세대 탄산염 플랫폼 △탄소 감축이 어려운 산업을 위한 CO2 공급과 격리를 위한 산업용 탄소포집 △고효율 고체산화물 연료전지와 전해조 플랫폼이 그것이다. FCE는 한국에서 사업 역량을 확대하는 과정에서 연료전지 발전사업자, 금융기관, 개발사, EPC 등과 파트너십을 갖추고 수소산업 생태계 구축에 최선을 다할 것을 약속한다.