한국퓨얼셀㈜

한국퓨어셀㈜(Korea Fuel Cell)

한국퓨어셀㈜(Korea Fuel Cell)

한국퓨얼셀㈜는 포스코그룹 계열사 중 하나이며, 열연코일/냉연강판/후판/선재/스테인리스 등 제조하고 연료전지 제조 및 서비스 등을 주력으로 세계 최대 연료전지 전문 제조업체이다.

개요

포스코그룹의 계열사로 2019년 11월1일에 설립되었으며 대표는 이근배이다. 한국퓨얼셀㈜는 송전망이 필요 없는 친환경/고효율 분산 전원인 연료전지 사업을 추진하여 연료전지 발전시스템의 기술개발, 제조, 설치 및 시공, 유지보수 등 토털 솔루션을 제공하고 있다. 연료전지의 원천기술 확보와 상용기술 개발, 생산시설 구축을 위해 2007년부터 연구개발 및 투자를 진행해왔다. 완제품 수입 판매-피오피 국산화-스택 국산화-셀 국산화 총 4단계를 통해 연료전지 설치 및 시공부터 핵심 기술인 셀(Cell)까지 단계적으로 진행하여 100% 국산화를 이뤘다. 2020년 기준, 연료전지 발전은 국내 20여 곳 설치 운영 중이며 총 166.7MV이다. 연료전지를 제조하고 서비스를 제공하는 곳은 연간 생산능력 50MV인 포항 연료전지 제조공장에서 이루어진다. 직원 수는 185명이며 본사는 경북 포항시 남구 동해안로 6261에 있다.

연혁

• 2019년 11월 : 연료전지 사업 부분 한국퓨얼셀㈜로 분할 독립
• 2015년 12월 : 포항 연료전지 셀(Cell) 제조공장 준공
• 2012년 02월 : 포스코에너지㈜로 사명 변경
• 2011년 03월 : 포항 연료전지 스택 제조공장 준공
• 2008년 09월 : 포항 연료전지 비오피(BOP) 제조공장 준공
• 2007년 02월 : 포스코파워㈜에 연료전지 사업본부 창설

연료전지

소개

연료전지는 연료와 산화제를 전기화학적으로 반응시키어 전기에너지를 발생시키는 장치이다. 보통의 전지는 전지 내에 미리 채워놓은 화학물질에서 나오는 화학 에너지를 전기 에너지로 전환하지만, 연료전지는 지속해서 연료와 산소의 공급을 받아서 화학반응을 통해 지속해서 전기를 공급한다. 1개의 연료전지는 전기 퍼텐셜이 0.7V에 불과해서 충분한 전력을 만들어내기 위해 여러 개를 직렬연결하여 쌓아서 만든다. 전기 에너지 이외에도 연료전지는 물과 열을 발생시킬 수 있는데, 간혹 연료전지의 종류에 따라서 이산화질소와 같은 다른 화학 배출물을 조금 발생시키기도 한다. 연료전지의 에너지효율은 통상 40~60%이지만 배출된 열을 사용할 수 있다면 효율이 85%까지 가능하다. 연료전지는 사용되는 전해질과 시작하는 데 걸리는 시간 즉 시동 시간에 따라 분류되며 시동 시간이 1초인 고분자전해질 연료전지(PEMFC)부터 10분인 고체 산화물 연료전지(SOFC)까지 있다. 수소연료전지를 이용한 수소차가 시중에 판매가 되고 있다. 외부에서 수소를 공급받고 주변 공기를 빨아들여 전기를 만들어 수소연료전지 자동차는 수소와 산소가 만나 물이 생성될 뿐이므로 유해한 배기가스가 전혀 나오지 않아 공기정화기로서의 기능도 수행할 수 있다. 물론 공기 중 질소가 산소와 반응해 일부 이산화질소로 변환되므로 완전한 무공해는 아니지만, 기존의 화석연료를 사용하는 자동차에 비해 배출량이 상대적으로 적다. 하지만 친환경 자동차로 부르기에는 추가적인 기술 개발이 더 필요한 상황이다.

종류

연료전지 종류	발전온도	전해질	주연료	기술수준	적용대상
고분자 전해질형	상온~100°C	이온 전도성 고분자 막	수소, 메탄올	개발 및 실증단계	소형전원 자동차
인산형	150~200°C	인산	수소	상용화단계	분산전원
용융탄산염	600~700°C	용융탄산염	천연가스, 수소	개발단계	복합발전, 열병합발전
고체산화물	700~1,000°C	고체산화물	천연가스, 수소	개발단계	복합발전, 열병합발전
알칼리형	상온~100°C	수산화칼륨	수소	우주산업에서 주로 사용	특수목적

장점

연료전지는 수소와 산소의 전기 화학반응을 통해 연소과정 없이 전기와 열을 생산하는 차세대 발전설비로서, 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환하여 에너지 손실이 적고 최고 수준의 발전 효율을 가지고 있다. 또한 365일 24시간 안정적으로 발전이 가능하여 운용 안정성을 가지고 있으며, 설치면적 대비 높은 발전량을 가지고 있어 공간 효율성이 좋다. 따라서 입지 제약을 거의 받지 않는 무공해, 저소음 친환경 분산 전원이다.

발전원리

연료전지 발전 원리(MBOP-STACK-EBOP)

총 3가지 단계로 이루어져 있다. 첫 번째는 엠비오피(MBOP)로 스택과 시스템의 내구성을 향상하고, 운영되기에 최적화된 연료와 공기를 공급해주는 시스템이다. 즉 엘엔지(LNG)/바이오가스/비오지(BOG)에게 수소(H2)와 산소(O2)를 만나게 해주는 장치로 열교환기, 가습기, 개질기 등에 사용된다. 두 번째는 스택으로 단위 전지를 수십장, 수백장 쌓아 올린 본체를 뜻하며 고분자 전해질 막, 전극, 촉매층, 가스확산층, 분리판 등으로 구성이 되어있다. 이 단계에서는 전극, 전해질 및 분리판으로 구성된 셀이 층층이 쌓인 스택에서 수소와 산소의 전기화학적 반응이 일어나 전기가 생산되는 원리를 가지고 있다. 마지막 단계는 전력 변환기(EBOP)와 배열 회수기(HRU) 단계이다. 전력 변환기는 전기적 신호를 제어할 수 있으며 직류 전압을 교류 전압으로 변형시키는 변환 장치로 전력 변환기를 통해 전력을 생산하고 나머지는 배열 회수기를 통해 수증기, 온수로 변환된다.

주요 제품

25MW 제품

한국퓨얼셀㈜은 2.5MW 연료전지 제품을 개발, 생산하고 있다. 또한 국내 20여 곳에 총 166.7MW의 연료전지를 운영하며 신재생에너지 확대에 기여하고 있다. 2.5MW 제품은 500m² 즉 150평의 면적에서 약 3,200여 가구가 사용할 수 있는 전기와 870여 가구가 사용할 수 있는 열에너지를 생산한다. 또한 나무 약 45만 그루의 식재 효과와 1,500대 차량에서 배출되는 질소산화물(NOx) 저감효과를 갖는다. 이 연료전지는 발전소, 대형건물, 쓰레기 매립지 등에서 활용되어 사용된다. 한국퓨얼셀㈜의 연료전지는 세계 최대 연료전지발전소인 경기그린에너지를 포함, 총 166.7MW의 연료전지를 국내 20여 개소에서 운영중이다.

• 주요 설치 사례 : 주요 설치 사례는 총 4곳으로 첫 번째는 서울 상암에 위치한 도심형 분산 전원 노을그린에너지로 2016년 12월 기준 설비용량은 20MW이고 약 45,000가구가 사용할 수 있는 전력을 생산한다. 서울시 최대 규모의 연료전지 활용 분산 전원 구축 사례로 서울시 전력자립도를 향상했다. 두 번째는 비오지 활용 연료전지를 사용하는 강원도 삼척에 있는 한국가스공사이다. 2014년 12월 기준 0.3MW 설비용량을 가졌으며 엘엔지 생산기지 내에 비오지를 활용히여 세계 최대 비오지를 활용한 연료전지 사례이다. 세 번째는 구역형 연료전지를 사용하는 경기도 화성에 위치한 경기그린에너지로 2013년 6월 기준 58.8MW 설비용량을 가졌으며 화성시에 있는 가정 전력 소비량의 70%를 공급하고 열 소비량 10%를 공급하여 세계 최대 규모의 연료전지 발전소이다. 마지막으로 바오지 가스를 활용한 연료전지인 부산 하수처리장 벽산엔지니어링이다. 2010년 5월 기준 1.2MW 설비용량을 가졌으며 국내 최초 비오지 가스를 이용한 연료전지 사례이며 부산 사하구 부산환경공단 강변사업소 내 바이오가스를 활용한 곳이다.
• 주요 서비스 : 한국퓨얼셀㈜은 국내에서 실증 완료한 연료전지 발전 시스템으로서 국내 환경에 적합한 운전, 정비, 운영 노하우를 보유하고 있다. 다년간의 서비스 노하우를 쌓은 최고의 전문 인력들이 고객 맞춤형 서비스를 통해 최상의 신뢰를 제공한다. 대표적인 서비스는 장기 서비스 계약(LTSA, Long Term Service Agreement)으로 연료전지의 약정출력과 안정적 운용을 보장한다. 크게 4가지의 세부 서비스가 존재하는데 첫 번째는 원격으로 24시간 모니터링 및 응급상황 시 신속 대응이 가능한 통신체계를 구축하였고 설비의 신뢰도와 가동률 제고를 위해 플랜트의 일정 수준 발전량을 보증하여 플랜트 운전상태를 보증하고 원격 감시를 통해 이상 징후 감지 시 신속히 정상 상태로 복구할 수 있는 돌발 정비 서비스와 마지막으로 계획된 일정에 맞춰 기술적인 서비스, 부품, 소모품 등을 공급/교체 및 검사하는 예방 정비 서비스를 제공한다.

위기

미국 퓨얼셀에너지와의 분쟁

한국퓨얼셀㈜을 출범시킨 포스코에너지㈜는 2007년에 미국 퓨얼셀에너지(FCE)와 기술이전 라이선스 계약을 체결하고 연료전지 사업을 시작했다. 포스코에너지㈜에 따르면 2015년 말 기준 포스코에너지㈜의 연료전지 발전 설비 보급은 국내 전체 설비의 약 92%를 차지할 정도로 독보적인 위치를 자랑했다. 하지만 박기홍 전 포스코에너지㈜ 사장은 2018년 국정감사에서 “지금까지 연료전지 사업을 그만둔다는 결정을 내린 적은 한 번도 없고, 사업을 계속해 나갈 것”이라며 “현재 적자 폭이 너무 크기 때문에 적자 폭을 줄이기 위한 노력을 계속하고 있다”고 해명했다. 2019년 11월 연료전지 사업부문을 분할해 신설법인 한국퓨얼셀㈜을 설립했다. 당시 포스코에너지㈜는 공시를 통해 “한국퓨얼셀㈜은 연료전지 사업부문에 적합한 경영 시스템을 확립해 전문성을 강화하고 경영효율성을 제고할 것”이라며 “사업 수행의 유연성을 확보해 전략적 대응능력을 제고함으로써 궁극적으로 기업 가치의 향상을 추구하고자 한다”고 분할 이유를 설명했다. 그러나 그 과정은 순탄하게 진행되지 않았고 현행법상 전기사업자인 법인을 분할·합병할 경우 산업통상자원부 전기위원회의 승인절차가 필요했지만 산업부의 승인 분활이 된 후 2020년 9월에 이루어졌다. 여러 시행착오 끝에 한국퓨얼셀㈜이 분사했지만 미국 퓨얼셀에너지가 라이선스 계약을 해지하면서 연료전지 생산 재개에 빨간불이 켜졌다. 미국 퓨얼셀에너지는 2020년 6월 미국 증권 거래위원회에 제출한 문서를 통해 “포스코에너지㈜와 한국퓨얼셀㈜에 라이선스 계약을 즉각 해지한다는 내용의 공문을 보냈다”라며 “2020년 2월, 한국퓨얼셀 분사가 계약 내용을 위반한 것이므로 60일 내 시정하지 않으면 라이선스 계약을 해지하겠다고 전달한 바 있다”고 밝혔다. 연료전지 기술은 미국 퓨얼셀에너지에 의존을 하고 있었기 때문에 연료전지 생산 중단 되어 연료전지 사업을 장담할 수 없는 상황에 부딪혔다.

장기유지보수계약의 고비용

연료전지 생산이 중단된 이러한 상황에서 한국퓨얼셀㈜은 주로 장기유지보수계약(LTSA) 사업을 통해 수익을 올리고 있다. 장기유지보수계약이란 연료전지 설비의 유지보수 서비스로 한국퓨얼셀㈜은 발전설비 1기당 7억~8억 원 수준의 금액을 받고 서비스를 제공해왔다. 최근 몇 년간 한국퓨얼셀㈜이 이전보다 높은 가격에 재계약을 맺고 있어 수익 개선에 도움이 되고 있었으며 2019년 8월 분할 전 포스코에너지㈜는 향후 5년간 1기당 15억 원을 받는 내용의 장기유지보수계약 재계약을 경기그린에너지와 맺었다. 하지만 장기유지보수 재계약의 높은 비용으로 인해 일부 고객사들과의 갈등을 빚고 있다. 포스코에너지㈜ 관계자는 “사업 초기에는 기술개발 및 투자를 진행하면서 지출이 많았고, 장기유지보수계약로 벌어들이는 수익도 원가를 제대로 반영하지 못해 적자를 기록했다”라며 “2019년부터 원가를 반영한 장기유지보수계약 계약을 맺으면서 적자구조를 정상화하고 있는 중”이라고 전했지만 분할 전 포스코에너지㈜와 비교하여 장기유지보수계약 서비스의 질적 하락을 우려하는 의견도 빗발치고 있다. 더불어 고객사인 씨지앤율촌전력은 높은 재계약 비용과 서비스 질적 하락 우려 등의 이유로 2020년 3월 포스코에너지㈜에 분할 무효 소송을 제기하기도 했다. 그럼에도 불구하고 장기유지보수계약으로 인한 매출 증가로 인해 한국퓨얼셀㈜은 연료전지 생산을 포기하고 장기유지보수계약 사업에만 집중할 것으로 보고 있다. 이러한 상황들로 인해 2020년 하반기에 한국퓨얼셀㈜ 직원 50명이 포스코그룹에서 운영하는 삼척화력발전소로 근무지를 옮기기도 했다.

참고자료

• 한국퓨얼셀㈜ 공식 홈페이지 - http://www.kfuelcell.com/index.php
• 〈연료전지〉, 《네이버 지식백과》
• 〈연료전지〉, 《나무위키》
• 박형민 기자,〈‘전문성 강화한다더니…’ 포스코 계열 한국퓨얼셀 분할 후 혼란 빠진 까닭〉, 《일요신문》, 2020-10-10

같이 보기

• 포스코그룹
• 연료전지

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