[공학저널 김하늬 기자] 태양광·풍력발전으로 생산되는 전력에너지 중 활용되지 못하는 잉여 전력을 수소 에너지로 변환해 생산·저장하는 기술이 재생에너지 시장에 새로운 바람을 불어넣고 있다.
바로 ‘재생에너지 연계형 P2G(Power to Gas) 시스템’이 그 주인공이다.
재생에너지 연계형 P2G 시스템은 태양광이나 풍력 발전으로 만들고 남은 전력을 수소로 변환해 저장·활용하거나, 이를 다시 전기에너지로 바꿔 사용할 수 있는 기술이다. 특히 세 가지 관점에서 기존 재생에너지 산업의 한계를 해결한 기술로서 평가받고 있다. 재생에너지의 변동성, 친환경성, 저장과 활용의 관점이다.
태양광·풍력 발전 등 재생에너지 발전소에서 생산한 전력은 일정한 출력을 유지하는 것이 핵심적인 사안이다. 일정하지 않은 발전량으로 변동성을 예측할 수 없다는 것은 그간 재생에너지 발전의 한계로 꼽혀 왔다.
특히 계절과 날씨, 시간에 따라 변동이 심한 재생에너지는 발전량이 적을 때도 문제지만, 발전량이 많아 버려지는 전력이 발생할 때도 문제가 된다.
전력이 과잉될 경우 주파수와 전압이 급변동해 전력망이 붕괴되는 사고로 이어질 수 있기 때문이다.
재생에너지 연계형 P2G 시스템은 버려지는 잉여 전력을 수전해 시스템을 이용해 수소를 생산한 후 수소탱크에 저장한다. 이렇게 저장된 수소는 이후 태양광과 풍력 발전량이 적을 때 연료전지를 가동해 전력을 생산하는 방식으로 변동성을 조절할 수 있다는 점이 특징이다.
또한 이 기술은 불규칙적인 발전 문제를 해결하면서 동시에 재생에너지원의 ‘친환경성’을 유지할 수 있는 기술로 평가받고 있다.
기존에 천연가스 개질 시 발생되는 수소 외 환경오염물질 발생 문제를 해결할 수 있다는 점에서 친환경 수소로서 강점을 갖고 있는 것이다. 전기화학반응으로 물을 분해해 수소를 생산하는 수전해 시스템을 통해 친환경 그린 수소를 생산·저장하는 방식을 차용하고 있다.
또한, 그간 재생에너지에서 발전된 전력은 배터리에 저장하는 방식을 택했으나, 배터리의 전력 수용이 아직까지 한계가 있고, 배터리의 비용 또한 높아 많은 전력을 저장하지 못하고 버릴 수밖에 없었다.
하지만 수소로 변환된 에너지는 저장이 간편하고, 또 이를 다시 전기 에너지원으로 사용할 수 있다는 점에서 차별 점을 갖는다.
이러한 기술을 개발한 ㈜지필로스는 지난 10년간 전력변환기 국산화 개발과 함께 중량과 가격경쟁력 등 혁신적인 연구개발 성과를 이룬 기업이다. 최근 수소에너지가 지속가능한 에너지로 자리 잡고 있는 상황에서 수소에너지의 역할과 중요성을 알리면서 관련 분야 연구도 활발히 진행하고 있다.
특히 정부에서 수소경제 활성화 로드맵을 발표하고 수소에너지 분야 지원을 확대하겠다는 계획을 밝힘에 따라 지필로스 또한 P2G의 중요성을 강조하고 있다.
이에 현재 지필로스는 한국중부발전과 함께 제주시 한림읍 소재의 상명풍력발전단지(21MW 규모)의 미활용 전력을 활용해 수소를 생산하는 재생에너지 연계형 P2G시스템을 국내 최초로 운용 중이다.
지필로스 박가우 대표이사(사진)는 “활용되지 못하는 전력으로 그린수소를 생산·저장하는 P2G에너지 재생기술을 통해 재생에너지가 갖는 변동성을 해결할 수 있을 것으로 기대한다”며 “원유와 천연가스 등과 같이 전량 수입되는 에너지원과는 달리, 수소에너지는 해외 의존도를 감소시켜 에너지 자립을 이룰 수 있는 발판이 될 것”이라고 설명했다.
그는 이어 “수소경제를 통해 에너지를 일정 부분이라도 자급할 수 있게 된다면, 안정적인 경제 성장과 더불어 에너지 안보 역시 확립할 수 있게 될 것”이라며 “P2G를 비롯한 P2P(Power to Power), P2H(Power to Hydrogen) 등 에너지 융합의 시대, 지필로스는 모든 것을 다 담을 수 있는 P2X 스테이션을 목표로 기술 개발에 정진할 것”이라고 덧붙였다.
