두산, 수소연료 직접 투입 가능한 시스템 개발
두산은 수소연료를 직접 투입해 운영할 수 있는 1kW·10kW급 건물·주택용 수소연료전지 'H2-PEMFC(고분자전해질형연료전지)' 시스템 개발을 완료했고, 고정형 연료전지 안전기준 'KGS AH371' 설계와 생산단계 인증을 획득했다고 30일 밝혔다. 두산에 따르면 이번에 개발한 'H2-PEMFC' 시스템은 천연가스를 개질하는 방식이 아니라 수소연료를 직접 투입하는 순수소 모델로, 50~55% 수준의 높은 전기효율을 낼 수 있을 뿐 아니라 다른 타입의 수소연료전지 보다 저온에서 작동하는 만큼 부하의 변동에 대응해 발전량을 조정하는 부하추종운전이 빠르다. 1kW·10kW급 'H2-PEMFC' 시스템은 1기 수소 시범도시 중 하나인 삼척시 수소타운에 적용돼 2024년까지 실증하고, 소규모 분산 발전용 100kW급 'H2-PEMFC' 시스템도 2026년까지 개발할 계획이다. 두산은 최근 'H2-PEMFC' 시스템을 활용해 한국에너지기술연구원(이하 에기연)과 '암모니아 추출 수소 연계 수소연료전지 운전 실증'에도 성공했다. 국내 최초로 암모니아에서 고순도 수소를 생산하는 반응기 핵심기술 확보에 성공한 에기연 수소연구단 정운호 박사 연구팀과 협업해 이번 실증을 진행했다. 실증 결과 암모니아에서 추출한 수소를 연료로 투입했을 때, 일반적인 고순도 수소와 동등한 수준의 전력 생산이 가능하다는 것을 확인했다. 암모니아는 수소와 질소만으로 이뤄진 무탄소 연료로, 상온에서 고압으로 쉽게 액화할 수 있어 액화 수소보다 저장 및 운반에 유리하다. 액화 암모니아는 단위 부피당 수소저장밀도가 액화 수소보다 약 1.7배 높기 때문에 대용량 저장도 가능해 다가오는 수소 시대의 중요한 자원으로 각광받고 있다. 또한 두산은 모빌리티용 수소연료전지 개발에 박차를 가하고 있다. 두산은 지난해부터 두산밥캣의 세계 시장점유율 1위 스키드로더에 적용하기 위한 '건설기계용 60kW급 수소연료전지 파워팩'을 개발 중이며, 2026년까지 개발 및 실증을 완료할 계획이다. 그 이후에는 100kW ~ 200kW급 선박용 수소연료전지 개발도 추진한다. 특히 선박은 탈탄소 규제가 가장 구체적으로 진행되고 있는 분야로, IMO(국제해사기구)는 2050년까지 선박분야 탄소저감 목표를 50%에서 100%로 최근 상향 조정한 바 있다. 수소는 이를 대응할 수 있는 중요한 대안 중 하나로 주목받고 있다. 두산은 중소형 선박을 중심으로 전기 효율이 높고, 부하추종운전이 우수한 선박용 'H2-PEMFC'의 수요가 높아질 것으로 기대하고 있다. 두산 관계자는 “전 세계적으로 무탄소 수소에너지 대량 생산·저장·운송 기술의 개발과 실증이 본격화하고 있으며, 수년 내 순수 수소를 연료로 사용하는 시장이 열릴 것으로 기대된다”면서 “두산은 건물용 수소연료전지 및 신재생에너지 보급 융복합지원사업 외에도 분산 발전, 모빌리티 등으로 사업 영역을 확장함으로써 친환경 에너지 솔루션 기업으로 성장해 나갈 것”이라고 말했다. 두산의 건물주〮택용 연료전지 사업을 담당하는 퓨얼셀파워BU는 2003년 출범 후 연료전지 핵심기술인 스택 및 개질기 설계, 제작에서부터 시스템 통합 자체 제작까지 전방위 기술을 확보하고 있다. 1kW·5kW·10kW 건물용·주택용 수소연료전지, 1kW~100kW급 수소시스템 등 PEMFC 라인업을 주력으로 생산해 온 두산은 지난 2021년, 세계 최고 수준의 전력 발전효율을 지닌 건물주〮택용 10kW SOFC(고체산화물연료전지) 개발을 완료한 바 있다.
