일본산업뉴스요약

'순 수소연료전지' 확산
호텔, FM방송국, 편의점, 수영장 등에 도입

재생가능에너지나 폐기물 등에서 나오는 수소를 직접 발전에 이용하는 ‘순 수소연료전지’의 설치가 증가하고 있다. 수소의 공급인프라가 정비되지 않았음에도 불구하고 호텔이나 FM방송국, 편의점, 수영장 등에서 순수소연료전지가 사용되고 있으며 도시바는 100대를 출하하였다. 예상 이상의 빠른 속도로 수소사회가 우리 앞에 다가와 있는지도 모른다.

▶‘세계 처음’ 호텔 도입
폐플라스틱도 에너지원

이달 상순, 순수소연료전지를 설치한 ‘가와사키 킹스카이프론트 도큐 REI 호텔’이 가와사키시에 문을 열었다. 호텔 바로 앞에 있는 검은 장치가 출력 100kW의 순수소연료전지다. 전기와 뜨거운 물을 만들어 5층짜리 객실 186실에서 사용하는 호텔 에너지의 약 30%를 충당한다.

수소는 5km 떨어진 쇼와전공의 공장에서 만들어 파이프라인을 통해 호텔로 보낸다. 쇼와전공은 가와사키 시내에서 회수한 폐기 플라스틱에서 수소를 정제하여, 암모니아의 제조 원료로 하고 있다. 수소를 지역에서 순환 소비하는 환경성의 실증 사업에 채택되면서 호텔에서의 에너지 이용이 시작되었다.

숙박자가 사용한 플라스틱 칫솔이나 빗도 폐기하지 않고 쇼와전공의 공장에서 수로로 만든다. 도큐호텔즈의 고바야시(小林) 사장은 “호텔에서 사용한 플라스틱이 수소가 되고, 호텔의 에너지가 된다. 정말 자원의 지산지소(地産地消)라고 할 수 있다”라고 강조하였다.

호텔 건설을 담당한 다이와하우스공업의 이시바시(石橋) 부사장은 “폐플라스틱으로 만든 수소를 에너지로 이용하는 호텔은 세계에서 처음이다. 세계에 이를 소개하고 싶다”라고 말한다.

▶저탄소화에 공헌
물+재생에너지=수소, 화석자원 불필요

연료전지는 기간 부품 ‘셀 스택(Cell Stack)’으로 수소와 산소를 반응시켜 전기를 만든다. 가정용 연료전지(Ene-Farm)는 도시가스나 액화천연(LP)가스를 개질기에 통과시켜 추출한 수소를 셀 스택에 공급한다.

중에서도 순수소연료전지는 수소를 직접 셀 스택에 투입하기 때문에 개질기가 없다. 그 만큼 기동이 빠르고 출력을 빠르게 전환할 수 있다는 이점이 있다.

그러나 도시가스나 LP가스는 공급 인프라가 정비되어 있어 에네팜은 도입하기 쉽다. 한편, 수소 인프라는 공급이 연료전지차의 수소 스테이션 정도다. 그래도 순수소연료전지가 증가하고 있는 이유는 다양한 방법으로 수소를 제조할 수 있기 때문이다.

태양광이나 풍력발전과 같은 재생에너지와 물이 있으면 수소를 계속해서 만들 수 있다. 재생에너지에서 나오는 수소는 화석자원을 사용할 필요가 없고 이산화탄소(CO₂)의 배출도 없다. 폐플라스틱으로 정제한 수소도 화석자원의 유효 이용이 되어 저탄소화에 공헌할 수 있다.

일본 프로야구팀 도호쿠 라쿠텐 골든 이글스의 본거지 ‘라쿠텐생명파크미야기’(센다이시)에서도 이번 봄에 순수소연료전지를 사용한 FM방송이 시작되었다. FM방송국은 구장의 부지 내에 있으며 라쿠텐구단이 운영한다. 수소도 부지 내에 있는 도시바에너지시스템즈(가와사키시)의 수소제조∙발전장치인 ‘H2One’가 공급한다.

H2One은 수소를 만드는 물의 전기 분해장치, 수소탱크, 순수소연료전지를 컨테너 1대에 넣었다. 태양광패널이 발전한 전기로 전해장치를 가동시켜 수소를 제조, 그 수소를 순수소연료전지에 보내 발전한다.

라쿠텐구단에 따르면 방송에 필요한 전기의 일부를 H2One으로 충당하고 있다고 한다. 수소는 저장해 둘 수 있기 때문에 야간게임 방송에도 전기를 공급할 수 있다.

미야기현이 ‘라쿠텐생명파크미야기’ 스타디움에 H2One을 도입하였다. 태양광과 물이 있으면 수소를 계속 만들 수 있기 때문에 정전 시에도 재해 방송에 사용하는 전기를 공급할 수 있다.

도시바에너지시스템즈는 H2One에 탑재한 제품을 포함하여 순수소연료전지를 100대 판매하였다. 100kW까지 갖추고 있으며 온수 수영장이나 세븐일레븐, 가와사키시의 도큐REI호텔에도 채용되었다.

도시바에너지시스템즈 차세대에너지사업개발 프로젝트팀의 오타(大田) 총괄부장은 “대규모화하여 섬이나 중산간지역의 전원으로 만들고 싶다”라고 말한다.

재생에너지로 수소를 제조하여 저장하고, 대형연료전지로 발전하여 섬의 전력망에 보내는 이미지다. 전기를 만드는 발전비용은 “결국 1kW시 40엔은 가능하다”(오타 부장)라고 전망한다. 대부분의 섬은 디젤 발전기로 전기를 충당하고 있다. 연료 수송비 때문에 본토보다는 발전 비용이 비싸다. “작은 섬이라면 디젤 발전을 대체할 수 있다”라고 기대하고 있다.

▶이어지는 제품화
수소사회의 실현, 관민 일체로 추진

브라더공업이 2월, 4.4kW의 순수소연료전지의 수주를 시작하였다. 주 용도는 비상용 전원으로 도시바, 후지전기에 이어 3번째로 제품화하였다.

파나소닉은 5kW의 순수소연료전지를 개발 중이다. 에네팜 최대기업인 파나소닉에 있어서 첫 업무용 연료전지가 된다. 매장 등 소규모 시설에서의 이용을 전망한다.

파나소닉 사내 컴퍼니인 어플라이언스사 연료전지기획부의 가토(加藤) 부장은 “에네팜의 셀 스택을 전용하고 있다”라고 말한다. 에네팜에서 12만대의 실적이 있으며 셀 스택에 대한 신뢰성이 높다.

그러나 단순히 700W인 에네팜의 7배인 셀 스택을 탑재하여 5kW기로 하는 것은 아니다. 순수소연료전지가 되면 수소 이외의 물질을 투입하지 않는 만큼, 셀 1장의 발전이 증가하기 때문에 소형화할 수 있다. 단, 수소와 산소의 반응에 의한 물의 발생량이 증가하므로 배수 경로 설계에 연구가 필요하다고 한다.

에네팜과 같은 700W의 순수소연료전지도 개발하여 야마나시현의 시설에서 실증 운전을 계속하고 있다. 20년 이후, 700W와 5kW의 2기종의 순수소연료전지를 제품화한다.

그러나 보급을 위해서는 정부의 지원이 반드시 필요하다. 에네팜은 일본이 세계에서 가장 먼저 제품화한 가정용 연료전지지만 적자를 견디지 못하고 철수가 이어져 현재 남은 기업은 2사뿐이었다. 정부는 30년에 에네팜 530만대의 도입을 전망하고 있지만 아직은 20만대 정도다.

정부는 17년 말에 수소기본전략을 정비하여 다시 한번 수소사회실현을 추진한다고 밝혔다. 관민 일체로 보급을 추진하지 않으면 순수소연료전지도 에네팜의 전철을 밟게 될 수도 있다.

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