◇개발 역사-일본의 정체와 미국의 선점

용융탄산염형 연료전지는 고온형 연료전지로 분류되며 재료는 주로 닉켈과 스텐으로 만들어 지며 운전온도는 650oC 정도이고 발전효율은 대략 45~50% 정도가 되는 고효율 기기이다. 1964년 미국 텍사스 인스트루먼트에서 군용으로 1KW급이 만들어 진 이래 1990년에는 일본 Ishikawa 중공업 (IHI)에서 1KW으로 1만시간 운전에 성공했고 이에 고무돼 일본 정부가 주도적으로 중공업회사들이 300KW급 대형 발전용 연료전지를 개발하기 시작했다. 유럽에서는 Ansaldo가 마찬가지로 개발에 적극적이었고 한국도 90년 대 일본을 벤치 마킹하여 후반에 한전 및 삼성중공업 등이 정부 지원으로 적극적으로 개발에 나섰다. 한편 미국에서는 Fuel cell energy (FCE)가 적극적으로 개발에 나서서 1996년도에 이미 2MW를 설치하고 3천 시간 운전에 성공하였다.

여기서 한가지 주목할 것은 일본·이태리 및 한국은 외부개질형을 개발한 데 반해 미국의 FCE는 내부개질형을 선택했다는 것이다. 외부개질형은 탄화수소 연료를 스택 외부에서 스팀과 미리 개질반응시켜 수소를 공급하는데 비해, 내부개질형은 천연가스만을 타깃으로 하고 스택 내부에서 흡열인 개질반응과 발열인 연료전지 반응이 동시에 일어나게 된다. 후자는 천연가스 밖에 못쓰는 단점이 있으나 개질의 흡열반응이 스택 내 온도 편차를 줄이고 조절하는 것이 쉽고 후자는 다양한 연료를 사용할 수가 있는 장점이 있으나 스택 내 온도 제어의 어려움으로 셀 면적을 대형화 하는 것이 어렵다. 이러한 연유로 외부개질형은 개발이 지진하여 일본에서는 2005년부터 정부지원이 중단되고 고체산화물형의 차세대 연료전지 개발에 주력하게 된다.

현재 일본은 IHI-Chubu, IHI-Toyota 연합 등이 민간 차원에서 고압용 등을 개발하고 있으나 성공하지 못하고 있고 이태리나 한국도 마찬가지 형국이다. 한국은 2009년까지 많은 개발비를 쏟아 부어 한전 등이 개발해 왔으나 역시 성공하지 못하고 2007~2012년 까지는 두산에서 다시 정부의 지원으로 내부개질형을 국산화 하고 있는 중이다. 지난 20여 년 간 정부에서 쏟아 부은 연료전지 연구비 중 반 정도가 용융탄산염형에 집중적으로 투자되는 바람에, 차세대 고체산화물형 연료전지의 개발이 외국보다 상대적으로 한참 뒤지는 계기가 되었다.
 

◇포스코 영일만에 제2의 산업을 일구다

▲ 포스코파워 포항 연료전지공장에서 직원들이 스택을 출하하고 있다. /포스코파워

포스코는 2004년부터 한전의 용융탄산염형 개발과제에 참여하여 왔으나 미래를 보고 2005년부터 차세대 고체산화물 연료전지를 사업화하기 위해 미국의 Siemens-Westinghouse, GE 및 영국의 Rolls-Royce 등 그 당시 대형 발전용 고체산화물 연료전지를 개발하고 있는 회사들에 기술 이전을 타진했다. 그러나 거금의 개발 자금을 요구하거나 기술이전을 꺼려서 고체산화물 연료전지는 자체적으로 개발하기로 하고, 고체산화물 개발이 완성되는 5년의 단기간 동안 사업을 할 요량으로 미국의 FCE 것을 들여오게 됐다. FCE는 그때 이미 일본은 Marubeni와 유럽은 독일의 MTU라는 회사에 기술 이전을 하여 포스코가 거의 막차를 탔다고 보여 진다.

혹자는 곧 고체산화물 연료전지가 나오면 경쟁력에서 밀려 무용지물이 될 거라는 충고도 하였지만 포스코 특유의 뚝심으로 기술을 들여와 2007년 영일만 배후 23만㎡의 부지에 5천억원을 들여 BOP(스택을 제외한 주변장치용) 조립공장을 착공하고 그 해 부터 포스코파워를 통해 발전용 연료전지 사업을 개시하게 된다. 물론 스택은 미국의 FCE로부터 블랙박스로 수입하였고 초기에는 BOP 장치들도 전량 수입했으나 지금은 BOP 장치들은 거의 국산화를 달성한 상태이고 일부 인버트 등은 FCE에 역 수출을 하고 있다.

현재까지 전국적으로 대략 50MW 정도를 판매한 상태이고 이는 전 세계 발전용 연료전지 설치 양의 반 정도다. 이러한 활발한 사업 전개로 작년에는 결국 FCE를 설득해 기술의 꽃이라고 할 수 있는 스택의 조립기술을 이전 받아 작년부터는 단위 셀들을 들여와 조립을 하는 수준에 이르렀다.

작년 매출이 1천억원으로 올해는 1천500억원을 달성하고 흑자로 돌아설 것으로 예상된다. 또한 100KW급의 건물용도 개발해 서울시에 이미 2대를 실증하고 있는 중이다. 고체산화물 연료전지의 상업화가 늦어지는 것에 대비하여 정전 시 대비 비상발전용·선박용·10MW급 초대형 발전용 등을 개발하여 사업다각화를 노리고 있고 자체 국산화로 제작비용을 줄여 가격경쟁력으로 앞으로 일본·중동·아시아 등에 수출을 할 예정이며 작년에는 인도네시아에 1MW급 1대를 수출하는 발전을 단기간에 이뤘고 현재 전세계 연료전지 시장을 리드해가고 있다.