[첨단 헬로티]

독일의 대표적인 시험인증기관 티유브이슈드(TÜV SÜD)가 루트비히 뵐코 시스템테크니크(LBST)와 함께 Power-to-Gas(이하 P2G) 에너지저장기술 상업화 전망을 최초로 발표했다.

독일의 신재생에너지 연구기관 LBST의 P2G 데이터베이스 평가에 따르면, P2G 에너지저장기술이 성숙 단계로 발전하고 있으며, 상용 응용이 점차 늘고 있다.

LBST가 분석한 전기 분해 용량 50kW 이상, 가동 또는 계획 단계인 35개 발전소 <자료 : LBST>

또한, 독일 전역에서 총 전기 용량이 55MW 이상인 PtG 플랜트가 50개 이상 가동 중이거나 가동 예정이며 수백MW 규모의 추가 대형 프로젝트가 이미 발표됐다.

독일에서는 이미 전력의 1/3 이상이 신재생에너지원을 통해 생성되며, 그중 절반 이상이 풍력 및 태양광의 불규칙적인 발전(intermittent generation)으로부터 발생한다. 이처럼 신재생에너지 발전 점유율이 계속 증가함에 따라, 유연한 전력 공급 시스템 및 전기 에너지 저장법에 대한 수요도 증가하고 있다.

P2G 기술은 전기를 기체 에너지 운반체인 수소(PtH2) 또는 메탄(PtCH4)으로 전환하는 것을 의미한다.

적합한 합성 공정을 적용하면 액화 연료로의 전환(Power-to-Liquid, P2L)도 가능하다. 재생 전기 사용시 생성되는 화학 에너지 저장체는 사실상 배기가스 배출이 없다.

이러한 기술은 전기, 가스 그리고 교통분야의 상호 연관성 및 에너지 장기간 저장 용이성 및 효율성을 제공할 수 있다. 가능한 합성 에너지 저장체의 다양성으로 인해, Power-to-X(PtX) 기술은 변환공정으로 나타내기도 한다. 여러 가지 중 가장 일반적인 PtX기술은 첫 단계로 수전해(물전기분해) 기술을 통해 수소를 생산하는 것이다.

LBST는 2011년부터 P2X프로젝트 개발을 추진하고 있으며, 전 세계 180개 이상의 활동을 포함하는 데이터베이스를 유지하고 있다.

초기에는 연구 목적으로 전기분해 용량이 킬로와트(kW) 수준인 소규모 시스템만 운영됐지만, 오늘날에는 수 메가와트(MW)수준 전력의 프로젝트가 수행되고 있으며 대규모 발전소 프로젝트도 계획 단계에 있다.

현재 독일에서는 연구, 개발, 상용 가동 목적으로 PtX 기술을 운영하는 프로젝트가 50개가 넘는다. LBST는 설치된 전기분해 용량 50kW 이상, 가동 또는 계획 단계인 35개 발전소를 분석했다.

분석에 따르면 PtX 프로젝트 수는 뚜렷하게 증가했으며 2022년까지 독일에서만 35개의 발전소가 가동될 것으로 예상된다.

현재 PtX 발전소의 총 설치 전력은 26MW이며 2014년 이후 두 배 이상 증가했다. 대부분 프로젝트에서 이른바 고분자전해질(PEM: Polymer Electrolyte Membrane)을 사용하는데, 기존의 알칼라인 전기분해 기술에 비해 부하변동에 대한 유연성이 좋다.

Power-to-Liquid(PtL) 공정에 적합한 고온 전기분해 기술을 사용하는 프로젝트는 주로 독일 외 국가에 계획되어 있다.

독일 프로젝트에서 주목할 만한 점은 생산한 수소를 추가로 다른 에너지 운반체로 처리하지 않고 이용하는 방식에 더욱 중점을 두고 있다는 것이다. 이에 따라 정제소의 공급 원료 또는 차량 연료로서 친환경 수소 사용이 늘고 있다.