대한민국 '세계 최초' 수소 발전 입찰 시장 개설

대한민국 '세계 최초' 수소 발전 입찰 시장 개설

대학생신재생에너지기자단 23기 차승연

 

<세계 최초 수소 발전 입찰 시장 개설되다>

지난 6월 9일, 정부가 수소 발전 입찰공고를 통해 세계 최초로 수소 발전 전용 입찰 시장을 개설했다. 산업통상자원부는 “앞으로 수소 발전은 입찰 시장을 통해 발전기술 간 경쟁을 촉진하고 발전단가 인하를 유도한다”고 밝혔다. 

[자료 1. 수소발전 사진]

출처 : 인더스트리 뉴스

수소 발전 입찰 시장은 수소 또는 수소화합물(암모니아 등)을 연료로 생산된 전기를 구매·공급하는 제도다. 구매자인 한국전력공사와 구역전기사업자는 전력 수급기본계획 등을 고려해 산업부가 고시한 바에 따라 수소 발전량을 구매해야 한다. 공급자인 수소 발전사업자는 구매량에 대한 경쟁입찰을 통해 수소 발전량을 구매자에게 공급하게 된다. 

[자료 2. 수소발전 입찰시장]

출처 : GS칼텍스

그동안 수소 발전은 ‘신재생에너지 공급 의무화 제도’(RPS)를 기반으로 연료전지(수소와 산소의 화학에너지를 전기화학 반응에 의해 전기에너지로 직접 변환하는 발전장치) 등을 통해 보급됐으나, 태양광·풍력과 다르게 연료비가 소요돼 별도 지원 체계가 필요하다는 지적이 제기되어 왔다. 이에 정부는 수소 발전을 이 제도에서 별도로 분리해 연료전지 외 수소 터빈, 암모니아 혼소 등 다양한 수소 발전 기술들이 경쟁할 수 있는 수소 발전 입찰 시장을 마련하게 됐다.

 

<수소 발전 입찰 시장 개요>

수소 발전 입찰시장은 일반 수소 발전시장과 청정 수소 발전시장으로 구분된다. 이번에 개설된 일반 수소 발전시장은 그동안 연료전지가 보급된 생태계를 고려해 연료전지에 활용되던 추출 수소, 부생 수소의 사용을 허용하되 분산형 전원으로서의 장점을 살릴 수 있도록 구성됐다. 추출 수소와 부생 수소는 생산 과정에서 온실가스를 배출해 ‘그레이 수소’로 불린다. 추출 수소는 천연가스의 주성분인 메탄을 고온의 수증기와 반응시켜 뽑아내는데, 이 공정에서 온실가스가 배출된다. 부생 수소는 석유화학 공정이나 철강 등을 만드는 과정에서 부수적으로 나오는 수소로, 열분해 과정에서 온실가스를 배출한다.

청정 수소 발전시장은 청정 수소를 사용하는 발전기만 진입할 수 있도록 허용한다. 태양광·풍력 등 재생에너지에서 나오는 전기로 물을 전기분해 하는 방식으로 생산해 이산화탄소를 배출하지 않는 ‘그린 수소’와 생산 과정에서 이산화탄소 포집·저장(CCS) 등을 활용해 이산화탄소 배출량을 줄이는 ‘블루 수소’ 등이 포함될 것으로 전망된다. 청정 수소 발전시장은 청정 수소 인증제 및 관련 법령이 마련된 이후인 내년 상반기 개설될 예정이다.

[자료 3. 수소발전 입찰시장 개설연도별 입찰 물량]

출처 : GS칼텍스

올해 수소발전 개설 물량은 1,300GWh로 한전이 100% 가까운 물량을 구매하는 것으로 알려져 있다. 한전은 발전 사업자에게서 전기를 구매하는데, 앞으로 수소로 만든 전기도 의무적으로 매입해야 한다. 산업부는 첫 제도 시행임을 고려해 올해 입찰 시장을 상·하반기 각 1회씩(본래 연 1회) 개설할 계획이다. 이날 입찰 시장 관리기관인 전력거래소를 통해 공고된 상반기 입찰 물량은 올해 입찰 물량의 절반인 650GWh이다. 최종 낙찰자는 발전단가인 가격 지표와 전력계통 영향, 산업·경제 기여도 등 비가격 지표를 종합 평가해 8월 중순에 선정될 예정이다.

[자료 4. 수소발전 입찰시장 개념도]

출처 : GS칼텍스

 

<수소 발전 입찰 시장 주요 경쟁 기업>

국내에서 세계 최초로 수소 발전 입찰 시장이 열리면서 수소 발전 관련 연료전지 업계에도 청신호가 켜졌다. 발전 사업자들이 안정적인 전력 판매 활로를 얻게 되면서 국내 연료전지 제조 시장을 대표하는 두산 퓨얼셀과 블룸 SK 퓨얼셀 간의 경쟁구도가 격화될 것으로 예상된다. 올해 1분기 기준 국내에 설치된 연료전지는 누적 882MW로, 두산 퓨얼셀의 공급량이 487MW를 차지하여 누적 점유율 55%로 연료전지 1위 업체에 이름을 올렸다. SK 에코 플랜트와 미국의 블룸에너지가 설립한 합작법인 블룸 SK 퓨얼셀이 점유율을 늘려가며 뒤를 잇고 있다. 두 기업은 설비 투자를 늘리는 등 수소 발전 입찰 시장 개설을 앞두고 경쟁력 확보에 힘을 쏟고 있다.

두 기업이 주력으로 하는 제품은 장단점이 뚜렷해 시장 선점을 위한 경쟁이 치열할 것으로 보인다. 두산 퓨얼셀의 주력 제품은 인산형 연료전지(PAFC), 블룸 SK 퓨얼셀은 고체산화물 연료전지(SOFC)다.  두산 퓨얼셀은 지난해 PAFC 생산규모를 275MW까지 확대했다. 같은 해 블룸 SK 퓨얼셀은 SOFC 생산설비를 증설해 200MW까지 생산능력을 늘렸다. 두산 퓨얼셀 역시 지난해 4월 새만금 산업단지에 SOFC 공장을 착공했으나 양산 체제 구축은 아직이다.  PAFC의 경우 SOFC보다 가격이 저렴하고 시동 시간이 짧아 전력망에 전력을 빠르게 공급할 수 있다는 장점이 있다. 하지만 효율을 높이기 위해선 열병합발전이 필요하며 이를 위한 부지가 필요해 입지가 제한적이다. 반면 SOFC는 3세대 연료전지로 기존 연료전지 중 전력 변환효율이 60% 이상으로 가장 높다. 다만 600~1000도의 고온에서 작동해 내구성이 약하고 가격이 비싸다는 단점도 있다. 

두 기업의 부품 국산화율 격차도 발전사업자들의 선택에 영향을 미칠 것으로 보인다. 산업부가 고시한 ‘2023년 상반기 일반 수소 발전 입찰 시장 경쟁입찰 공고’에 따르면 발전사업자 선정 과정에서 가격평가(60점) 외에도 비가격 평가(40점)를 실시한다. 비가격 평가 기준 가운데 ‘발전사업 및 주요 설비의 국내 산업 기여도’ 기준에 따라 연료전지의 국산화율이 높은 제품이 가산점을 받을 것이란 분석이다. 국산화율 부문에선 두산 퓨얼셀이 앞서고 있다는 평가를 받는다. 두산 퓨얼셀은 국내 280개 협력업체와 협력을 통해 98% 수준의 부품 국산화를 달성했다. 이처럼 블룸 SK 퓨얼셀 역시도 부품 국산화에 속도를 내고 있다. 

 

<시장 개설 기대 효과>

정부는 지난 9일 첫 입찰 공고를 내면서 "발전 기술 간 경쟁을 촉진하고 발전 단가 인하를 유도하겠다"고 말했다. 현재 수소의 발전 단가는 250원 수준이다. 120~130원 수준인 액화천연가스(LNG) 단가의 2배 달한다. 수소 에너지가 탄소 중립을 위한 필수 기술로 꼽히는 가운데, 사업자 간 경쟁을 유도해 발전 기술은 높이고 단가는 낮추는 효과를 기대하는 것이다. 또한 수소 발전 보급을 통해 2030년 기준 온실가스 약 830만 ton 감축과 더불어 분산형 전원 약 8,000GWh를 보급하는데 기여할 전망이다. 

일반수소 발전시장 대상으로 올해 상반기 첫 개설을 시작하여 하반기 추가 1회 개설 예정이며, 청정 수소 발전시장의 경우 24년 초 개설 예정이다. 현재 수소 발전 입찰 시장 구매자들은 전기사업법에 근거한 전기사업자인 한전, 구역전기사업자로 제한되지만, 산업부는 RE100이나 CF100 달성을 위해 무탄소 전력 구매가 필요한 기업들도 수소 발전 입찰 시장에 구매자로 참여해 친환경 전력을 조달할 방안을 제공하겠다는 계획이다. 수소 기술의 중요성이 증가하고 있는 만큼 정부의 정책적 지원으로 2040년까지 국내 연료전지 사업은 연평균 20% 이상 성장할 것으로 보인다.

---

수소발전에 대한 대학생신재생에너지기자단 기사 더 알아보기

1. "수소법과 알록달록 수소 이야기", 22기 김혜윤, 박주은, https://renewableenergyfollowers.org/3975

수소법과 알록달록 수소 이야기

2. "연기 없는 발전소? 수소 발전소!", 19기 임하영, https://renewableenergyfollowers.org/3512

연기 없는 발전소? 수소 발전소!

---

참고문헌

[세계 최초 수소발전 입찰시장 개설되다]

1) 최민경, "세계 최초 '수소발전 입찰시장' 열렸다... 발전단가 인하 주목", 머니투데이, 2023.06.09, https://news.mt.co.kr/mtview.php?no=2023060909473877075 

[수소발전 입찰시장 개요]

1) 기민도, "산업부, 세계 최초 수소발전 입찰시장 개설", 한겨레, 2023.06.09, https://www.hani.co.kr/arti/society/environment/1095231.html

[수소발전 입찰시장 주요 경쟁 기업]

1) 정용석, "수소발전 입찰시장 개설 임박···두산·SK 각축전 예상", 시사저널e, 2023.06.13, http://www.sisajournal-e.com/news/articleView.html?idxno=300614