전기는 현대 문명을 유지해주는 아주 중요한 에너지원이다. 조명, 가전기기, 산업용 모터, 전자통신 등 거의 모든 분야가 전기를 에너지원으로 한다. 에디슨이 발전기를 발명한 이래 화석연료는 전기를 만드는 중요한 연료로 사용되었다. 연료를 연소해서 열에너지(스팀)를 얻고, 이를 이용하여 회전기(터빈 및 발전기)를 돌려 전기를 얻는다. 그런데 에너지 변환과정과 연소시에 공해물질이 발생해 지구환경 문제를 야기한다.
지구환경문제 해결을 위한 전기에너지를 얻기 위해서는 효율을 높이고, 공해물질 배출이 없는 발전기가 필요하다. 이것이 바로 연료전지다. 연료전지란 ‘연료가 갖고 있는 화학에너지를 전기화학 반응으로 직접 전기에너지로 변환하는 장치’다. 전지와 같은 전기화학반응으로 공해요인이 없고 직접 발전방식이라 효율이 높아 지구환경 문제에 대처할 수 있는 가장 좋은 발전방식이 된다.
연료전지는 물 전기분해의 역방향 반응이다. 즉 수소와 산소를 직접 반응시켜 전기와 물 그리고 열을 생산한다. 즉 수소를 이용한 발전방식이다. 역사는 에디슨의 발전기보다 깊다. 1839년 영국 그루부경이 실험을 통해 연료전지 발전을 증명한 이후 본격적으로 개발됐다. 초기에는 우주선 전원으로 사용되다가 1980년대 기술개발을 통해 상업화했다.
연료전지 용도는 다양하다. 2차전지 대체용, 화석연료 발전을 대체하는 분산전원 그리고 수소 전기자동차의 기존 자동차 엔진을 대체하는 동력원으로 사용된다. 따라서 열병합, 수송, 가정용 전원 등으로 폭 넓게 사용될 수 있다. 국내 연료전지 발전은 발전용으로 약 30만㎾ 정도가 보급되어 있다. 일본은 가정용 전원으로 열과 전기를 공급하는 용도로 1㎾규모가 20여만대가 보급되어 있다.
향후 연료전지는 재생에너지와 함께 그 역할을 더욱 확대해 나갈 것으로 보인다. 수소에너지 시대 재생에너지로부터 얻은 잉여수소를 저장하고 저장된 수소를 이용하여 발전하게 된다. 연료전지는 열과 전기를 가정 및 산업체에 공급하며, 또한 수송용 전원으로도 사용된다. 새로운 수소에너지 시대를 열어갈 수 있는 기술로 연료전지가 가장 주목받고 있는 이유이다. 임희천 (주)넬덕양 대표·수소산업협회 부회장