2023 친환경건설산업대상-SK에코플랜트

SK에코플랜트 연료전지 기술개발 공장 모습. SK에코플랜트 제공

2023 친환경건설산업대상 에너지기술부문 대상은 SK에코플랜트의 ‘연료전지(SOFC) 열 솔루션’으로 선정됐다.

SK에코플랜트는 고온에서 작동하는 고체산화물 SOFC의 고유 특성을 활용해 효율을 극대화하는 기술 솔루션 개발에 앞장서고 있다.

발전효율 40% 높은 SOFC

현재 SK에코플랜트가 글로벌 1위 고정식 연료전지 기업 블룸에너지와 함께 공급에 나서고 있는 SOFC는 3세대 연료전지로 800도 이상 고온에서 작동해 다른 연료전지보다 발전 효율이 최대 40% 더 높다.

그동안 SOFC의 전력생산과정에서 나오는 고온의 열을 활용하는 솔루션은 따로 존재하지 않은 실정이었다. 다만 SK에코플랜트가 자체 개발한 열 솔루션을 통해 그동안은 전력 생산 후 버려졌던 열을 활용함으로써 연료전지 시스템의 효율성과 경제성을 더욱 끌어올릴 수 있게 됐다. 이때 발생하는 열은 추가 발생 에너지로 발전 효율에 영향을 주지 않는다.

대표적인 것이 세계 최초로 개발한 열 회수 모듈이다. 열 회수 모듈은 전기 생산 후 배출되는 배기가스열을 활용해 최대 120℃의 고온수를 공급, 난방과 온수 사용 등에 활용할 수 있는 기술이다.

SK에코플랜트는 배기가스를 한 곳으로 모을 수 있도록 복층으로 연료전지를 설치하고 상부에 고온수형 열교환기를 설치했다. 열 회수 모듈 개발을 통해 세계 최고 수준의 기존 전력생산 효율은 유지하면서 추가로 열 공급까지 가능하게 됐다.

열 회수 모듈로 지역 생활환경 개선에 도움

지난해 SK에코플랜트가 준공한 강원도 동해시 해오름스포츠센터(구 북평레포츠센터) 인근 연료전지 발전소에도 열 회수 모듈이 적용된 SOFC가 설치돼 운영 중이다. 생산된 열은 올해 7월 개관해 운영 중인 수영장의 난방과 온수 공급에 사용되고 있다.

SK에코플랜트는 이 스포츠센터에 20년간 무상으로 열을 공급함으로써 지역 생활환경을 개선하고 발전소 이익을 공유하는 사회적 가치 창출에 앞장설 예정이다.

한편 SK에코플랜트는 최근 연료전지 가동 시 발생하는 열을 활용해 냉난방에 쓰는 ‘고효율 일체형 흡수식 냉난방시스템’의 특허도 취득했다.

흡수식 냉난방시스템은 압력에 따라 물의 증발·흡수 온도가 달라지는 원리로 작동한다. 물은 일반적으로 100℃가 돼야 끓지만, 흡수식 냉난방시스템은 진공에 가까운 압력(6.5mmHg)을 만들어 물 온도가 5℃만 돼도 끓게 만든다.

낮은 온도에서 끓어오른 물은 증발하면서 주변을 시원하게 만드는 냉매 역할을 한다. 난방의 경우 공급받은 열량을 이용해 온수를 생산하고 열을 공급하면서 나오는 수증기는 다시 흡수해 순환 재사용된다. SK에코플랜트가 개발한 시스템의 경우 300~400℃의 연료전지 폐열을 열원으로 7℃의 냉수를 생산, 건물 냉방에 활용하게 된다.

박경일 SK에코플랜트 사장은 “SK에코플랜트의 SOFC 열 솔루션은 저용량에서 대용량까지 다양한 용량의 연료전지에 수요처의 필요에 맞춰 적용이 가능하다”며 “기존 기술 업그레이드와 추가적인 응용기술 개발을 통해 더 효율적이고 경제성 있는 에너지 솔루션을 제공하겠다”고 전했다.

김정훈기자