5년후 우리 사회는 소형풍력, 해상풍력, 수소로 보다 풍요로운 사회가 된다. 사진은 소형풍력발전기. 사진제공=하이에너지코리아

[에너지경제 안희민 기자] 뒷마당에 설치된 소형풍력으로 집안의 불을 밝히고 공장은 해상풍력에서 생산된 대규모 전력으로 제품을 생산한다. 여기서 남는 전기는 수소로 저장해뒀다가 필요할 때 전기로 바꿔 쓴다. 에기평은 현재 운용되고 있는 소형풍력의 효율을 높이고 해상풍력발전단지용 해저케이블을 자체기술로 생산할 계획이다. 또 온실효과가 있는 수전해조의 성능을 보다 개량해 수소경제시대를 앞당길 계획이다.

◇ 내게 가장 어울리는 소형풍력 시스템 기술은 - 대형 마트에 가면 여럿이 줄지어서 하늘을 향해 날개가 도는 소형 풍력발전기가 곧잘 눈에 뵌다. 작고 귀엽기 때문에 발전용이라기 보다 장식용으로도 종종 쓰인다.

소형 풍력은 크기도 작고 설치가 간단한 3∼10kW급 풍력 발전기다. 일반 가정이 한달 평균 소비하는 전력이 450∼550kW 정도임을 감안할 때 지금까지 소형 풍력은 하루 필요전력의 일부만 생산했다. 앞으론 사정이 달라진다. 시스템 최적화를 통해 이 작은 발전기의 효율이 눈에 띄게 좋아질 예정이다.

에기평이 소형 풍력발전기시스템 최적화 엔지니어링 기술개발에 나섰기 때문이다. 블레이드, 타워 구조물 발전기와 인버터 등 부품 간 균형과 조화를 따져 최고의 효율을 이끌어 낸다. 또 시험인증 기술과 엔지니어링 기술도 개발된다.

해외에서 소형풍력발전기 시장은 연평균 20% 성장한다. 2012년말 기준 전 세계에 설치된 소형풍력발전기 수는 최소 80만 6000대에서 최대 100만대로 추정된다. 주로 캐나다, 중국, 독일, 영국, 미국이 많이 생산한다. 옆 나라 일본도 풍력발전전시회 때마다 100여종의 소형 풍력발전기가 선뵌다.

이번 기술 개발 계획을 우리도 전 세계 소형풍력발전기 시장에 본격적으로 뛰어들 전망이다. 5년 후면 지금보다 효율이 월등히 좋은 소형풍력발전기를 동네마다 혹은 아파트 단지마다 설치해 필요 전력을 쉽게 얻게 될 전망이다.  

◇ 해상풍력에서 생산한 대규모 전력, 해저전력망 통해 어디서든 사용 - 소형풍력발전기가 생산하는 전력을 쌈지돈에 비유한다면 해상풍력에서 생산한 전기는 종자돈이다. 해상풍력에서 생산한 전력량이 대규모이기 때문이다.

전력생산도 중요하지만 생산된 전력을 손실 없이 안전하게 육지로 가져오는 일도 비중이 크다.

에기평은 해상풍력 내부전력망 해저케이블 설치기술 개발과 실증, 해저케이블 고장 구간 탐지와 보호기술 개발, 내부 전력망 운영기술 개발을 5년 후 확보한다는 계획이다.

해상풍력 시장의 성장률 23.8%로 풍력시장의 성장률 12.4%를 넘어서고 있어 이 기술이 확보되면 우리도 세계 해상풍력시장에서 진출할 기회도 얻을 수 있다.

또 우리 정부도 서남해 2.5GW 해상풍력 사업과 제주도 해상풍력 사업을 추진하며 특히 6차 전력수급계획에서 2027년까지 풍력설비용량을 17GW까지 올릴 계획이기 때문에 해저전력망 기술을 반드시 확보해야 한다.

◇ 남는 전기, 수소로 바꿔 저장했다가 필요할 때 꺼내 쓴다 - 물에 전기를 가하면 산소와 수소가 발생한다. 또 물에 이산화탄소를 가해 전기 충격을 가하면 일산화탄소와 수소가 발생한다.

특히 후자의 일산화탄소와 수소를 ‘합성가스’라고 부른다.

산소는 사람의 호흡에 꼭 필요한 원소이니 유용하게 쓸 수 있고 합성가스는 화학물질의 원료로 활용될 수 있다. 수소는 수소저장용기에 저장해뒀다가 연료전지나 수소차의 동력원으로 사용할 수 있다.

이러한 방식의 물분해를 ‘수전해’라고 한다. 수전해는 오염물질 배출이 없을뿐더러 온실가스인 이산화탄소를 줄일 수 있기 때문에 각광받는 기술이다. 지금까지 수소는 주로 천연가스에서 추출해왔다. 이 방식은 가격은 싸지만 온실가스를 배출한다는 단점이 있다. 그래서 수전해가 각광받는 이유다. 다만 수전해는 규모를 작게 해야 수소를 효과적으로 얻을 수 있기 때문에 경제성이 낮다.

에기평은 수전해의 장점을 살리기 위해 고압형 PEM(Proton Exchange Membrane) 수전해조 스택 기술개발에 뛰어들었다. PEM 방식은 수전해 방식 가운데 가장 효율적이라고 알려져 있다. PEM은 수전해에 사용되는 촉매이다.

현재 우리의 기술력으로 수전해조에서 생산한 수소를 150bar 기압(상온 기압의 150배)으로 압축할 수 있고 수소가 지닌 에너지를 90% 수준까지 유지할 수 있다. 선진국은 350bar, 93%다.

에기평의 과제가 완성된다면 지금보다 수소생산의 효율을 높여 원가를 3달러 이하로 낮출 수 있게 된다. 그만큼 수소경제 시대가 앞당겨진다.

5년 후 우리는 보다 낮은 가격으로 무공해로 생산한 수소를 십분 활용, 냉난방을 하고 수소차를 굴릴 수 있는 동력원으로 쓰고 남는 건 저장할 수 있게 된다. 또 석유가 아닌 수소에서 바로 화학물질을 합성할 수 있는 시대가 열린다.