분산형 전원 활성화 방안 연구 연료전지를 중심으로

연료전지 기술 자체는 친환경적이나 전술하였듯이 연료전지 발전에 필요한 수소를 생산하는 과정에서는 현재 이산화탄소를 발생시키고 있다. 연소과정을 거치는 LNG화력발전에 비해 상대적으로 연료전지의 발전효율이 높아 생산되는 전기량 대비 배출 이산화탄소는 낮은 것으로 이야기되고 있으나 현재 국가 이산화탄소 배출계수는 가스발전과 동일하다. 따라서 본 연구에서는 연료전지의 이산화탄소 감축 효과는 크게 다루지 않았다. 다만 연소과정을 거치는 LNG화력발전은 향후에도 기술발전에 의한 효율증가가 유일한 이산화탄소 배출 감소의 수단이라고 할 수 있지만 연료전지는 친환경연료인 바이오가스, 부생가스 및 부생수소 등을 사용하여 이산화탄소 배출을 감소시킬 수 있으며, 향후 수소 생산 부문의 기술발전에 의해 이산화탄소 배출 없이 클린(clean) 수소를 생산할 경우 이산화탄소 배출을 완전히 제거할 수 있다는 점에서는 연료전지의 활용 및 기술 개발의 필요성이 있다. 연료전지는 수소를 사용해서 전기와 열을 생산하는 친환경 기술이다. 그러나 아직 수소를 생산하는 기술 발전의 미흡으로 화석에너지인 천연가스 개질을 통해서 생산하고 있는 관계로 온실가스 배출이 발생하고 재생에너지가 아닌 천연가스 발전에 보다 가까운 형태로 운영되고 있다. 이런 현실 때문에 기술 자체는 친환경 재생에너지에 적합하지만 아직 재생에너지로 분류되기는 어려운 상황이다. 그러나 연료전지에 대한 국내 지원정책은 재생에너지 지원제도인 RPS와 함께 묶여 있어 신재생에너지 공급의무화 대상에 포함되는 것이 적절치 않다는 지적이 지속적으로 제기되고 있는 상황이다. 최근 RPS 실적에서 볼 수 있듯이 바이오매스, 폐기물, 연료전지 등 상대적으로 자연환경의 영향 없이 발전할 수 있는 신재생에너지 발전원이 없다면 향후 지속적으로 상향하는 신재생에너지 의무공급의 이행가능성에 대한 의구심이 드는 것도 사실이다. 태양광, 풍력 등의 발전설비 공급이 크게 증가하여 생산단가가 절감되고 기술발전이 혁신적으로 진행되어 자연환경의 영향을 상대적으로 줄이면서 발전할 수 있다면 태양광, 풍력 등의 설치를 통해서 RPS 의무 비율을 감당할 수 있을 것이나 단기적으로는 비현실적인 생각으로 여겨진다. 그러나 연료전지 발전 사업에 대한 부정적인 지적도 꾸준히 제기되고 있다. 연료전지발전의 경제성확보를 위해 정부는 신재생에너지 의무할당제를 통해 신재생에너지 공급인증서를 발행하고 가중치 2를 적용하고 있다. 신에너지로 구분된 연료전지 발전은 수소생산 시 발생하는 이산화탄소 때문에 신재생에너지 지원제도의 근본 취지에 적합하지 않은 발전원이라는 지적이 지속적으로 나오고 있으며 자연환경 변화에 영향을 받지 않는 발전원이어서 타 신재생에너지원 발전을 위축시킬 가능성이 높다는 지적을 받고 있다. 연료전지 사업의 또 다른 문제점은 현재 국내 보급의 많은 경우가 천연가스를 사용하는 대규모 발전사업이라는 점이며 이는 결국 대형 LNG 발전소와의 차별성이 크지 않다는 비난을 받게 되는 이유인 것이다. 연료전지는 국내 신재생에너지 분류에 의하면 신에너지로 지정되어 있으며 이에 따라 신재생에너지 지원정책 대상으로 선정되어 있다. 국내 연료전지 보급의 대부분인 발전용 연료전지는 국내 발전사들을 대상으로 부과하는 신재생에너지 의무할당제(RPS)를 기반으로 보급이 활성화 되고 있다. 국내 신재생에너지 지원정책은 신에너지 및 재생에너지 개발 이용 보급 촉진법을 통해 마련되어 있다. 신재생에너지를 보급하기 위한 제도로 먼저 시행된 것은 법 제17조 ‘신재생에너지 발전 기준가격의 고시 및 차액 지원’에 명시된 발전차액지원제도(Feed-in-Tariff, FIT)이다. 2002년부터 2011년까지 시행된 FIT는 신재생에너지 발전에 의하여 공급한 전기의 전력거래가격이 산업통상자원부 장관이 고시한 기준가격보다 낮은 경우에는 그 전기를 공급한 신재생에너지 발전사업자에게 기준가격과 전력거래가격의 차액을 전력산업기반기금에서 우선적으로 지원한다. 즉, 이 제도는 발전사업자의 수익을 보장함으로써 투자의 안정성을 높여 신재생에너지 보급을 활성화하는 제도이며 상대적으로 기술과 시장 발전이 느리다고 여겨진 태양광발전을 진흥하기 위해 태양광과 비태양광으로 구분하여 시행되었다. 신재생에너지 공급의무화제도는 기존 정부가 직접 기금을 통해 발전차액을 지원하는 방식에서 발전사업자에게 의무적으로 발전량의 일정비율을 의무공급하게 함으로써 예산상의 제약을 극복하고, 발전원간 경쟁을 통해 자원배분의 효율성을 추구하는 것이 가장 큰 목적이라고 볼 수 있다. 신재생에너지 공급의무화제도는 신에너지 및 재생에너지 개발 이용 보급 촉진법 제12조의 5에서 일정규모(500MW) 이상의 발전설비를 보유한 발전사업자(공급의무자)에게 총 발전량의 일정비율 이상을 신재생에너지를 이용하여 공급하도록 강제적 의무를 부과하는 것으로 2024년까지 의무공급비율을 10%로 늘리도록 설계되었다. 최근 정부는 신재생에너지 발전 활성화를 위해 RPS 의무비율 상향조정방안을 수립하였는데 이에 따르면 2024년까지 의무공급비율을 10%까지 달성하는 목표는 동일하나 2018년 신재생에너지 공급의무비율은 기존의 4.5%에서 5%으로 0.5%p 증가시키고 2020년에는 공급의무비율을 7%까지 상향조정하기로 결정하였다. 이는 단기적으로 신재생에너지 발전목표를 상향조정하여 보다 가시적인 성과를 이끌어내려는 목적으로 해석할 수 있다. 2012년부터 2014년까지 신재생에너지 공급의무제도 이행실적 현황을 정리한 것이다. 2012년 시행된 RPS의 공급의무량 비율은 첫해 2.0%에서 2013년 2.5%, 2014년 3.0%롤 증가하였으며 공급의무량 비율이 증가됨에 따라 연도별 의무량도 함께 변화하였다. 2012년 총 의무량은 태양광과 비태양광 합계 6,420,270 REC에서 2013년 10,896,557 REC로 69.7% 증가하였고, 2014년에는 전년대비 18.4%가 증가한 12,905,431 REC를 기록하였다. 공급의무량이 2년간 연평균 41.8%의 빠른 증가율을 기록한 것은 공급의무비중이 매년 일정 비율로 증가하는 것과 총 전력발전량의 증가에 따른 의무공급량의 증가를 그 이유로 들 수 있다. 2014년 RPS 이행실적을 보급량을 통해 분석해 보면 신재생에너지 발전량은 25.4% 증가하였고, 태양광(59.3%)과 바이오(153%), 연료전지(63%)는 전년대비 높은 증가세를 보인 반면 수력(-34.9%)이 크게 감소한 것을 확인할 수 있다. 2012~2013년 신재생에너지 발전원 중 가장 높은 비중을 차지하고 있는 폐기물은 2014년에도 24.1% 증가하였다. 2014년에 폐기물을 제외한 신재생에너지 발전 중 가장 높은 비중을 차지한 바이오 보급량 증가는 해외에서 목재펠릿을 수입하여 혼소한 것이 주된 원인이며, 실제 목재펠릿 이용 발전량은 13년 대비 297% 증가하였고, 전체 바이오 생산량의 약 60%에 해당한다. 연료전지는 설치용량 증가(2014년 43,486kW 추가)에 따른 발전량 증가에 기인한 것으로 향후 지속적인 설치용량 증가 시 보다 큰 성장률을 달성할 것으로 보인다.