송민호 한국가스기술공사 에너지사업본부장
최근 러-우크라이나 전쟁으로 인한 국제 LNG 가격 상승 및 유가 폭등 문제와 미-중 무역 패권전쟁 등으로 인해 국가 에너지 안보 강화 필요성과 기후변화 대응을 위한 탄소중립이 세계 각국의 정책목표로 설정되면서, 기존 중앙집중형 전력시장과 전력망 운영체계에 대한 구조적 변화가 요구되고 있다. 이를 실행하기 위해 제정된 분산형에너지 활성화 특별법이 국회를 통과해 지난달 13일 공포됐다.
분산에너지는 중앙집중형 시스템과 상반되는 개념으로 에너지의 사용지역 인근에서 생산소비 되는 일정규모 이하의 에너지를 의미한다.
분산에너지법은 관련법상 분산형전원이 40MW 이하의 발전설비 또는 발전설비 용량 500MW 이하의 집단에너지 설비로 수요지 인근에 위치해 송전망의 건설을 최소화 하는 것으로 정의 된다. 즉 일정 규모의 에너지 생산 및 저장, 잉여전력의 해소 등에 기여 할 수 있는 자원들이 분산에너지 범주에 속한다.
분산에너지 활성화 방안으로 수소발전사업이 큰 각광을 받을 것으로 전망된다. 분산에너지는 기본적으로 사용지역 인근에서 생산한 신재생에너지를 사용한다. 신재생에너지는 기후 및 계절 변화로 인해 생산되는 에너지의 변동성 및 간헐성이라는 취약점이 존재한다.
하지만 전력수요는 일정량의 안정적인 수급을 유지하는 이른바 유연성 전원이 필요하다.
이에 배터리에 기반한 에너지 저장시스템(BESS: Battery Energy Storage System) 방식으로 저장해 사용한다. 하지만 배터리는 저장 에너지의 양이 적고 충전 시간이 길며 자연 방전이 되는 단점이 있다. 이에 수소 기반 에너지 저장시스템 (HESS: Hydrogen Energy Storage System)의 활용을 넓혀 가고 있다.
수소저장시스템은 신재생에너지에서 발전된 전기를 전력-수소변환를 통해 수소로 바꿔 저장해 활용하는 시스템이다. 이는 분산전원 발전소로 자체에너지 생산 및 공급을 가능하도록 해주며, 저효율 및 고발전단가의 기존 발전설비를 신재생에너지원으로 대체할 수 있는 대안을 제공해 준다.
또 에너지 사용지역 인근에 설치해 전기를 발전하는 중소형 수소 가스터빈이 분산에너지 활성화에 필수요소가 될 것이다.
수소 가스터빈은 가스터빈에서 수소를 연소해 전기와 열에너지를 생산하는 설비로 불린다. 여기서 생산되는 전기에너지는 인근 지역사회에 공급하고 이 과정에서 발생한 열에너지 또한 고압의 스팀을 생산하거나 지역난방 등으로 활용해 에너지 효율면에서 장점이 있다.
특히 천연가스 연료 터빈에 비해 온실가스 배출량을 획기적으로 감축된다. 생산된 수소는 발전 효율이 높고 공해 물질 배출이 적으면서 전기와 열을 동시에 생산 할 수 있는 수소연료전지에 공급돼 개별 건축물에 에너지를 공급할 것이다.
수요지 인근에서 전력을 생산해 소비하는 분산에너지 활용에 발맞춰 수소가 에너지원 및 다양한 용도로 활용될 수 있어 미래 에너지 시스템에서 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.