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연료전지와 전력전자 인터페이스

전문가 제언: ○ 최근 연료전지는 상용으로 개발되어 주택용 열병합발전, 분산발전, 백업전력, 재료처리 등에 응용되고 있다. 이러한 연료전지 응용은 온실가스 배출을 감소시켜 깨끗한 환경에 공헌할 뿐 아니라 앞으로 화석연료 고갈에 대비한 대체에너지로 각광을 받고 있다. 또한 수소를 이용한 연료전지는 부산물로 열과 물만 배출한다. 그러나 현재 대부분의 수소는 화석연료를 이용하여 생산하는데, 기존 수소생산 기술에 비하여 온실가스는 30% 감소하고 있다. 따라서 수소의 경제성이 증가함에 따라 수소는 재생에너지나 자원을 이용하여 생산할 수 있을 것이다.

○ 연료전지의 기존 전력발전장치에 대한 장점은 높은 효율(30~80%), 낮은 소음 및 열 배출, 설치장소의 유연성, 신뢰성, 낮은 유지보수 비용, 우수한 부분부하 성능, 모듈화 및 연료의 유연성 등이다. 연료전지의 전력계통과 인터페이스는 연료전지가 소형으로 취약한 점을 고려해야 한다. 유틸리티 인터페이스는 전력품질, THD(Total Harmonic Distortion), EMI(Electromagnetic Interference) 및 전압 강하 및 서지(surge)를 감안해야 한다. 또한 무효전력, 신뢰성 및 역마진, 네트워크 백업, 안전운전 등도 고려해야 한다.

○ 국내 연료전지에 대한 연구개발은 산학연에서 활발히 추진되고 있지만 선진국과는 기술력에 많은 차이가 있다. 연료전지에 대한 특허경쟁력 순위는 미국 일본 캐나다 순이고 미국과 일본 이외의 특허권자는 연료전지 관련 특허 보유수 및 GETI(Green Energy Technology Index:그린에너지 기술지수)가 매우 낮은 편이다. 한국은 GETI 0.5, 특허수 76(04~08년 미국등록특허 기준)으로 5위 수준이다. 국내 특허권자는 삼성 SDI가 14위(GETI 5.1, 특허수 34)이고 국내 특허권자별 특허경쟁력 순위는 삼성 SDI, 현대자동차, KIST, LG전자, 한국전력 순이다.

○ 연료전지의 상용화에는 신뢰성 향상이 중요하지만 백업파워 시장에서 아직 수요가 적어 양산에 문제가 있어 경제성이 떨어진다. 앞으로 분산발전에 적용하기 위해서는 경제성 확보를 위한 다각적인 노력이 요구된다.

저자: A. Kirubakaran, Shailendra Jain, R.K. Nema
자료유형: 학술정보