그린에너지 (연료전지)

1. 전력시장 동향

2. 연료전지 사업 현황/계획

3. 직장생활 Tips

2014. 10. 31

1. 전력시장 동향

세계 전력시장은 개발도상국의 경제성장에 따른 전력수요 증대로 지속적 성장전망

- OECD국가의 전력수요는 연평균 0.9% 성장하는데 반해, 비OECD국가는 연평균 3.3%성장

전력수요는 2011년 19,004TWh에서 2035년 32,150TWh로 70% 성장 전망

-

2,000

4,000

6,000

8,000

10,000

2011 2020 2030

1,739 2,147 2,503

1,414

1,854

2,462 439

362

274

391

471

578

1,060

1,361

1,731

413

1,113

2,212 신재생

수력

원전

유류

가스

석탄

32%

26% 8%

7%

19%

8% 석탄

가스

유류

원전

수력

신재생

26%

25%

3% 6%

18%

23% 석탄

가스

유류

원전

수력

신재생

[GW]

[ Global 전력시장 규모 ]

5,456

7,308

9,760

[ 발전원별 비중 ]

(2011년)

(2035년)

Global 전력시장 동향

75 82 91

101 107 113

-

50

100

150

2010 2012 2014 2017 2020 2024

39 59

163

222

171

204

163

230

-

100

200

300

원자력

유연탄

가스

유류

수력

양수

풍력

태양광

[ 2013년 발전원별 구입단가]

[단위 : 원/kWh] [단위 : GW]

[ 연도별 발전용량 ]

전력 수요증대로 인해 꾸준한 성장세 전망

- `14년, 91GW → `24년,113GW

`13년을 기준으로 유연탄 및 원자력 비중 높음

- 신재생에너지는 2.1% 수준 38.8%

27.0%

24.7%

5.8% 2.1% 1.7%

석탄

원자력

가스

석유

신재생

수력

[ 2013년 에너지원별 발전비중]

국내 전력시장 동향

2. 연료전지사업 현황 및 계획

에너지관련 주요이슈

연일 전력수급 ‘비상’

'원전 정지 여파' 살엄음판 걷는 전력난 지속

피크시간 예비력 400만kW 밑돌아..올여름 네번째 관심경보

설비용량 100만㎾급 원전 한빛 6호기의 고장으로 전력 공급능력이 저하된 가운데 22일에도 무더위 속에 냉방수요가 급증하며 심각한 전력난을 겪었다.

이날 온종일 예비력이 400만kW를 오르내리며 '살얼음판'을 걷는 수급상황이 지속됐다.

올여름 관심 경보가 발령된 것은 6월 5일, 이달 9일과 21일에 이어 네 번째다. 특히 오후 1시 48분께는 순간 예비력이 329만kW까지 내려가 전력당국을 바짝 긴장시켰다.

<연합뉴스, `13.08.22>

<EBN 경제전문지, `13.10.2>

밀양 송전선로 공사 오늘 재개…경찰·주민 충돌

일본 후쿠시마 원전폭발 (‘11.3)

에너지정책 키워드 ‘수요중심·시장원리·분산형’

<한국경제신문, ’13. 8.27 >

윤상직 산업부장관 “ 소형 발전소 위주로 짓겠다”

“앞으로 대규모 발전단지 건설을 최소화하면서 분산형 발전소를 짓는 방향으로 전력공급 정책을 전환할 것”이라고 말했다.

“송전탑 건설처럼 사회적 갈등을 야기하기 쉬운 전력공급 정책을 수용도가 높은 정책으로 바꿀 필요가있다”며 이같이 말했다.

올 여름 같은 전력대란을 겪지 않으려면 장거리 송전탑을 건설해야 하는 대규모 발전 시설보다는 전력이 필요한 지역에서 직접 전력을 생산하는 분산형 발전소가 더 낫다는 얘기다

도심형 분산발전 「경기그린에너지」

신재생에너지 최초로 국가전력 안정화에 기여 (’13.11 준공)

• 화성시 (52만명, 20만가구) 소요전력의 35% 공급 (18만명, 7만가구)

• 소재지 : 경기도 화성시 발안공단내 • 설치규모 : 연료전지 58.8MW • 부지면적 : 5,716평

연료전지 발전원리

기존 발전방식과의 비교

“고효율, 친환경 미래에너지 시스템”(美 FCE社, 원천기술 보유)

전기화학반응

H2

O2

전기

열

H2O

산소

수소 물

열

에너지

전기효율 : 30~35%

복합발전시 : 52% 송배전 수요가

전기

전기화학반응 연료

전기효율 : 47~55%

복합발전시 : 60~70% 수요가

전기

기존 터빈 발전방식

연료전지 발전방식

연료 운동

에너지

연료전지 구성요소

Cell

Stack

수소와 산소를 Stack에 공급

Stack 에서 발생된 직류전기를 교류전기로

변환 공급

수소와 산소의 전기화학반응으로 전기,열,물 생성

연료전지 발전시스템 주요구성

*MBOP: Mechanical Balance of Plant *EBOP : Electrical Balance of Plant

연료전지 장점 친환경에너지

연료전지는 연소과정이 없어 SOx, NOx 발생이 거의 없고 발전기 구동축이 없어 소음이 적음

타 신재생에너지와 비교

신재생에너지원중 기후조건과 무관하게 가장 안정적인 설비운영과 양질의 전력 공급

- 전기뿐 아니라 배열로 냉난방, 온수공급 가능

입지선정이 자유롭고 민원의 발생 우려가 없으며 최소공간에 설치가능

- 연료전지는 서울 상계주공단지, 상암 노을공원등 도심지에 친환경발전소로 가동중임

반면, 태양광과 풍력은 재생에너지로 발전하는데 반해 연료전지는 화석연료인 LNG를 사용

구분 (1MW 기준) 연료전지 태양광 풍력

이용률 (%) 90% (7,884MWh) 15% (1,314MWh) 25% (2,190MWh)

설치면적(m2) 250 10,000 20,000

▶ NOx

(ppm)

▶ SOx

(ppm) ▶ CO2

(g-c/kWh) ▶ 소음

(dB(A))

1~2

100 이상

45 이상

1,400 이상 250 이상

110

175

235

185 180

0.01 미만

65

100 105 110

가스터빈 가스엔진 스팀터빈 복합발전 MCFC 연료전지 SOFC 연료전지

(단독) (복합시) (단독) (복합시)

35% 36% 30% 55% 47% 60% 55% 70%

연료전지의 장점

수소, LNG뿐 아니라 바이오가스, 부생가스 및 석탄가스등 다양한 연료 사용가능

- 부산연료전지는 매립지가스로 발전중이며, 화학공장 부생가스/LNG터미널의 BOG가스 발전 추진중

발전용은 물론 건물용, 수송용, 선박용, 항공용등 다양한 분야로 응용 및 확장 가능

전기가 필요한 곳에서 직접 전기를 생산함으로써 송전탑·송전선로등 불필요 / 송전 Loss 미발생

※ 단독발전으로 사용되는 비상발전기(36%), 선박용 엔진(35% 이하)을 연료전지로 대체시 효율 대폭 증대

발전효율 비교

가스터빈은 100년 역사를 가진 성숙된 기술로 복합발전시 55%의 발전효율 시현

연료전지는 기술개발 초기단계임에도 불구, 단독 발전으로도 47%의 고효율 달성

(’16년 복합발전시 60% 이상)

- 차세대 SOFC발전은 단독효율 55% → 복합발전시 70%의 효율 예상

(출처 : ’12년 전력수급통계 보고서, 전력거래소, ’13.12)

기존발전방식과 비교

*BOG (Boil-Off Gas, 증발가스)

PAFC MCFC SOFC PEMFC

구 분 고분자 전해질

(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell)

인산형 (Phophoric Acid

Fuel Cell)

용융탄산염 (Molten Carbonate

Fuel Cell)

고체산화물 (Solid Oxide Fuel Cell)

작동온도

50~100℃ 150~250℃ 650℃ 700~900℃

저온형 고온형

전 해 질 이온교환막 인산염(H3PO4) 용융탄산염

(Li2CO3, K2CO3) 고체산화물 세라믹

(ZrO2)

발전출력 kW급 수십~수백kW급 수백kW~수십MW 수kW~수백kW

발전효율 35% 40% 47~60% 55~70%

적 용 처 가정용/자동차용

/휴대용 가정용

/건물용/백업용 대규모발전/건물용

/백업용/선박용 소규모 분산전원 /건물용/백업용

☞ 포스코에너지는 MCFC 상용화 진행중이며, SOFC 개발중임

연료전지 종류

세계 각국의 연료전지산업 육성 및 기술개발 지원 강화

글로벌 경쟁현황

미국 : 연료전지 기술선도국으로 최근 정부의 보조금, 세제 등 지원정책 강화

- 911테러, 셰일가스 개발등 영향으로 최근 뉴욕, 뉴저지등 지원정책 신설

일본 : 후쿠시마 원전사고 이후 새로운 에너지대안으로 연료전지 집중

- 가정용 PEMFC 중심에서 SOFC 분야로 지원 확대 (’30년까지 누적 250만대 보급 목표)

국내외 기업들의 연료전지 R&D 투자 확대 및 시장진입 추진

Bloom Energy : 전세계 SOFC 상용화 선도기업, 미국내 100MW 판매

Soft Bank : Bloom Energy와 Joint Venture 설립, 후쿠오카 자사건물 실증후 적용확대

M H I : Hitachi와 Joint Venture 설립, SOFC-가스터빈 복합 시스템 실증중

G E : 최근 SOFC R&D 재개, ’16년 1MW급 제품출시 목표

L G : ’12년 Rolls-Royce 지분 50%인수, ’16년 1MW급 SOFC 실증 예정

두 산 : ClearEdge사 (미)와 FuelcellPower사(한) 인수로 본격 진출

POSCO의 연료전지사업 추진경과

1월: 국가 신성장동력 中 3대 집중 육성산업으로 선정

3대 육성산업: 연료전지, 차세대무선통신, WISE Ship

2009년

2010년 12월: 서울시 건물용 연료전지 시범사업자 선정(서북병원, 어린이대공원 설치)

2011년 3월: 스택제조공장 준공(연산 100MW)

9월: 연료전지 BOP제조공장 준공(연산 50MW) 2008년

2007년 2월: 美FCE사와 전략적 제휴 및 기술 제휴로 사업 개시(포스코에너지)

5월: SOFC 기술개발 착수(RIST, 포항공대등)

2003년 7월: POSCO 의 미래 성장동력사업으로 연료전지사업 선정/추진

2012년 10월: Cell제조기술 이전 및 Cell제조공장 한국내 건설 계약체결

2013년 11월: 경기그린에너지(60MW) 연료전지 발전소 준공

2015년 7월: Cell제조공장 준공 예정(연산 100MW)

2015.7월 Cell공장 준공시 국산화 완성

국산화 진행현황

■ FCE █ 포스코에너지

EBOP

MBOP STACK

Cell

FCE 완제품 수입판매

1단계

MBOP

EBOP

STACK

Cell

BOP 국산화

2단계

STACK

MBOP

EBOP

Cell

STACK 국산화

3단계(현재)

STACK

MBOP

EBOP

Cell

CELL 국산화

4단계

40% 70% 100%

· 기 간: ’09.上~’11.上

· 기 간: ’11.下~’14.上

· 기 간 : ’15.7~

국산화율

현재 113MW(17개소)가동중 : 발전용 15개소 및 건물용 2개소

4개소 50.3MW 건설중

- 서부발전 서인천 (10MW)

- 가스공사 삼척기지* (300kW)

* BOG가스 활용PJT

- 서울 고덕차량기지 (20MW)

- 서울 상암동 노을공원 (20MW)

대도시 위주로 연료전지 설치

- 수십MW급 이상의 대형화

- ADG, BOG등 연료 다양화

군산 나투라파워

여수 MPC

포항 포스코 에너지

부산 BFC

인천 포스코 에너지

노원 포스코 에너지

보령 중부발전

부산 벽산 엔지니어링

일산 동서발전

상암 포스코 에너지

울산 동서발전

분당 남동발전

대구 TCS1

화성 경기그린에너지

당진 GS EPS

삼척 가스공사

건물용 발전용 직영 바이오가스

연료전지 설치/가동현황

서북 병원

고덕 SK E&S

노을 한수원

건설중

서인천 서부

어린이 대공원

*ADG (Anaerobic Digestion Gas, 혐기성 소화가

스)

*BOG (Boil-Off Gas, 증발가스)

개발 필요성

현존 발전기술중 건물용에 최적이며, 선박용등 차세대 에너지 패러다임을 획기적으로 발전시킬수 있는 기술

높은 발전효율, 고출력밀도 및 저원가로 MCFC대비 경쟁력 보유

- 발전효율 55~60% (복합발전 시 70% 이상 가능), 출력밀도 높고 BOP 부품수가 적음

- 美 에너지성(DOE)은 2020년 kW당 $800이하로 SOFC 시스템원가 전망

Bloom Energy社 100MW 규모 보급 및 국내 대기업 R&D 본격 진행중

포스코에너지/RIST 공동으로 10kW급 SOFC 시스템 개발 진행중

- 대면적/고성능 Cell 개발 완료 (25cm × 25cm)

- MCFC 사업 및 기술역량과 연계로 WB(World Best) SOFC 개발 진행중

`'16末, 10kW 시스템개발 완료후 포스코센터 內 설치목표 <Cell> <Stack>

차세대 SOFC

구분 MCFC SOFC

특징

작동온도 650℃ 700~900℃

전해질 용융탄산염(액체) 세라믹(고체)

용량 수백kW~수십MW 수kW~수백kW

출력밀도 (W/cm2) 0.1~0.2 0.3~0.5 (단위부피당 출력 2~3배)

개발현황 및 계획

25cm × 25cm

연료전지 Flagship

도시발전소, 전기차충전, 비상전원대체등

연료전지기반 전기차 충전 Network 구축 연료전지 도시발전소 (신재생 하이브리드)

【배경: 분산전원 보급활성화 위한 Solution 필요】

. '35년까지 발전량의 15%이상 분산전원 공급 (에너지기본계획)

. 친환경에너지타운 건설 및 확대 (대통령 신년구상)

【개념: 연료전지로 건물/구역/산단에 전기 및 열 공급】

. 전기+열(냉난방), 비상전원, 조명등 기능 통합

. 태양광, ESS, LED, 히트펌프 연계 에너지효율 극대화

☞ 분산전원 확대 기여 (친환경에너지타운 연계)

태양광

연료전지

EMS

ESS

신재생 컴플렉스 단지

전기차 충전소

전력 Grid

열전기

[예시] 에너지자립형 신재생 콤플렉스

【배경: 전기차 충전 N/W 구축에 막대한 비용 예상】

. 정부, '20년까지 전기차 100만대 보급 예정 (40GW 전력공급 필요)

. 美 테슬라, 솔라시티(태양광 충전시스템) 활용 충전소 구축중

【개념: 연료전지 도시발전과 연계하여 전기차 충전】

. 대형마트, 주유소, 병원, 주차장등 설치

. 정전시 비상전원으로 활용, 수소차 충전인프라로 확장 可

☞ 분산전원 보급과 친환경차 충전인프라 동시 구축

*ESS (Energy Storage System, 에너지저장장치)

국가의 새로운 성장동력산업 태동

연료전지 사업 종합

연료전지는 높은 인구밀도, 좁은 국토면적, NIMBY등 국내여건에 가장 적합한 에너지대안

세계 선도수준기술 바탕으로 Global 시장 주도 및 중소기업과의 동반성장 가능

- 기존 발전수단과 달리 우리나라가 기술을 선도할 수 있는 미래 에너지원

연료전지 확대 통해 새로운 에너지 패러다임 변화

원자력등 대형발전소 신설 곤란, 송/배전망 포화, 생산/수요처 불일치등 현안문제 해결가능

상시발전 가능한 분산발전 비중 확대로 국가 전력수급 안정화 기여

분산전원 기반으로 향후 선박, 해양플랜트, 담수화, 항공등 기존 발전기 시장 점진적 대체

투자/고용/동반성장등 산업파급효과 창출

'20년 기준 전세계 연료전지 잠재시장중 40% 점유시 매출 8조원 전망

에너지 안보에 현실적 대안

발전소/송전망 위험 노출 및 노후화등으로 향후 발전시스템 안전도 위협

기상이변, 블랙아웃, 전시등 비상상황 대비로 안보강화 및 에너지자립 가능

- 미국 뉴욕 허리케인 샌디 피해시 대부분 지역 정전시에도 연료전지 설치 건물은 정상가동

3. 직장생활 Tips

① Targeting (분야 및 회사)

취업 준비

② Preparation

③ Interview

- 본인의 전공 / 성격 / 자질 / 선호도 등을 분석

- 지인이나 선배와의 대화가 도움 가능

- 관련분야 정보 수집 (인터넷, 인터뷰, 서적 등)

- 희망 분야/회사에 적합한 역량 확보 (자격증, 전문지식 등)

- 특히, 회사 지원시에는 그 회사에 대해 가능한 많은 정보를 확보 필요

- 자신있게 당당하게 그리고 밝은 표정

- 질문지를 만들어, 사전에 연습 필요

(본인의 장단점, 입사지원 동기, 입사후 포부, 업무와 연관된 자랑거리 등등)

부가가치

① 시간형 : 회사에 있는 시간동안 일을 했다고 생각하는 유형

② 양적형 : 물리적인 결과물을 만드는 것이 일이라 생각하는 유형

③ 성과형 : 성과(부가가치)를 창출하는 것이 일이라고 생각하는 유형

※ 성과(부가가치) : ① 고객이 대가를 지불할 수 있는 일

② 새롭고 가치 있는 정보/전략을 만들어 내고 실행하는 일

일에 대한 개념

똑똑 (업무 전문성 with 지식 &전략)

실천적 긍정적 적극적

부정적 소극적

멍청 (업무 지식 無)

평론가형 해결사형

무기력형 막무가내형

• 뿌리가 없는 가십거리에 관심 • 잘못된 점, 안 좋은 점에 포커스 • 상대를 깎아 내리는데 익숙

• 소통이 원만하고 대인관계 좋음 • 문제해결에 고민하고 실천 • 끝까지 답을 찾는 자세

• 일을 배우고자 하는 의지 부족 • 무슨 일을 하기전에 겁 부터 냄 • 자기 생각없이 ‘안된다’는 남의 말에 의존

• 분석하거나 고민하지 않고 바로 돌진 • 전략이나 해결책 부재 • 시행착오를 당연시 생각

4가지 Types