홍종은 에너지硏 선임연구원

전 세계적으로 무탄소 에너지원으로 주목받고 있는 수소연료전지 중 발전효율이 가장 높은 고체산화물연료전지(SOFC)를 농업분야에 적용하는 방안을 마련하기 위해 ‘SOFC를 활용한 에너지생산·관리 및 실증모델 구축’ 과제가 추진되고 있다.

홍종은 한국에너지기술연구원 고온에너지전환연구실 선임연구원은 농업부문 SOFC 적용을 통한 에너지자립, 상생촉진방안을 소개했다.

E자립·탄산시비 동시 해결

실증대상지는 충남 부여군 소재 우듬지영농조합의 약 6,600m²의 시설 원예단지로 방울토마 토를 재배하고 있다.

공기열 히트펌프와 축열설비가 이미 적용돼있으며 히트펌프를 통해 생산된 냉온수를 축열조에 저장해 활용하고 있다. 현재까지 SOFC는 건물용이나 대규모 발전시설 구축에 주로 적용돼왔다.

그러나 타 수소연료전지대비 높은 효율과 함께 열을 생산할 수 있기 때문에 시설원예에 적합할 것이라는 의견이 지속 제기돼왔다.

이번 실증을 통해 농업 에너지생산의 고효율화를 실현할 수 있을 것으로 기대된다. 홍종은 선임연구원이 추진하고 있는 이번 과제는 SOFC시스템모델을 사업화해 친환경·고효율 On-Site 농업에너지 생산·소비자립형 시설원예모델을 실현하는 것을 목표로 하고 있다.

특히 SOFC의 농업분야 적용를 통해 현재 건물적용에 애로사항으로 지적되고 있는 열활용에 대한 미흡점을 해결할 수 있을 것으로 기대된다. SOFC는 전기와 배열의 활용을 통해 실질적인 90% 이상의 종합효율을 달성할 수 있다.

이를 통해 기존 화력발전대비 약 45%의 온실가스 배출을 저감할 수 있다. 기존 재배시설에는 식물생장을 촉진하는 탄산시비를 하기 위해 화석연료를 연소하거나 탄산가스를 주입해왔다.

이번 과제에는 도시가스를 활용한 SOFC를 적용함에 따라 발전, 열생산 과정에서 CO₂가 발생해 이를 탄산시비에 활용함으로써 작물생산량 증대도 가능한 한편 추가적인 경제효과와 탄소배출저감을 실현할 수 있다.

현재 3차연도인 과제는 SOFC 통합시스템 실증운전이 진행되고 있으며 데이터분석을 통한 시스템 최적화가 이뤄지고 있다.

홍종은 박사는 “실증을 통해 에너지생산량, 시스템효율 등을 평가하고 시설원예의 냉난방부하 실증데이터를 분석해 인공지능 기반 예측기술을 수립할 방침”이라며 “경제성 분석을 통해 사업화모델도 제시할 계획”이라고 밝혔다.

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