인공지능(AI) 발전으로 전 세계 전력 수요가 급증하면서 연료전지가 차세대 발전원으로 주목받고 있다. 광역 전력망 증설에는 5년 이상이 걸리고 가스발전용 터빈은 공급망 병목으로 납기가 지연되면서, 연료전지 기업들은 국내 기술과 경쟁력을 강화하는 동시에 장기 성장 잠재력이 큰 북미 시장 진출 전략도 함께 모색하고 있다.

22일 업계에 따르면 연료전지 선도기업인 두산퓨얼셀은 오는 11월 9메가와트(MW) 규모 SOFC(고체산화물 연료전지)를 국내 사업장에 처음 공급할 예정이다. 두산퓨얼셀은 PAFC(인산형 연료전지) 기반으로 상업용·중대형 발전 시장을 이끌며, 이번 SOFC 분야 진입으로 사업 영역을 확대한다. 지난 2022년 전북 군산에 SOFC 전용 공장을 착공한 뒤 최근 완공하고 양산에 돌입했고 생산된 설비는 데이터센터, 재생에너지 전력망, 피크 발전, 해양 운송용 보조 전원 등 다양한 분야에 투입될 예정이다.

미코파워는 SOFC 기술을 기반으로 대규모 발전과 열병합 시장을 공략하는 데 주력하고 있다. 최근 자사의 SOFC 발전설비가 한국전기안전공사(KESCO) 검사를 통과하며 글로벌 시장 진출 기반을 마련했다.

연료전지는 연료와 산화제의 화학 반응으로 전기와 열을 직접 생산하는 장치로 연소 과정이 없어 배출가스가 거의 없다. 전해질 유형에 따라 성능과 용도가 다르며, 대표적으로 고온형 SOFC와 저온형 PAFC가 있다. SOFC는 효율과 연료 활용도가 높아 데이터센터·산업단지 등 대규모 전원에 적합하고, PAFC는 안정성이 뛰어나 중·대형 발전에 주로 활용된다.

친환경 응용 기술도 확장되고 있다. 두산퓨얼셀은 한국서부발전과 바이오가스를 활용한 수소연료전지 모델을 개발했으며, 한국수력원자력과 국내 최초로 수소연료전지 탄소포집 기술도 개발했다. 이 기술은 천연가스 개질 과정에서 발생하는 이산화탄소의 90% 이상을 포집해 10MW급 발전소 기준 하루 약 97톤의 탄소를 줄일 수 있다.

기술 개발을 바탕으로 기업들은 북미 등 해외 진출 전략도 추진하고 있다. 미국은 연료전지 투자에 우호적인 환경을 조성하고 있으며, 인플레이션감축법(IRA) 개정으로 천연가스 개질 기반 연료전지도 세액공제를 받을 수 있다. 글로벌 조사기관 BCC리서치는 북미 연료전지 시장이 오는 2029년까지 연평균 23.7% 성장할 것으로 내다봤다.

실제 진출 사례도 나타나고 있다. 두산퓨얼셀은 지난 2022년부터 미국 자회사 하이엑시엄 본사에서 캐나다 연료전지기업 발라드파워시스템즈와 협력해 모빌리티용 수소연료전지 시스템을 개발 중이다. 스타트업 비티이(BTE)는 지난해 'GEN 50' 50킬로와트급 수소연료전지 발전기 2대를 미국에 출하하며 해외 판매를 시작했다.

다만 업계는 해외 시장 진출에 앞서 국내에서 충분한 실증 경험과 설비 운용·유지보수 경험을 쌓는 것이 필수적이라고 조언한다. 아울러 국내에서는 CHPS(청정수소발전의무화제도) 시행으로 그린수소 전환을 위한 추가 투자 부담이 존재하는 만큼 원가율 개선과 대량생산 체계 확립 등 경제성 확보를 위한 선행 과제가 필요하다고 강조한다.

심중표 국립군산대 교수는 "미국에서는 블룸에너지가 선도하고 있지만, 한국 기업들도 기술력과 실증 경험에서 경쟁력이 있다"며 "세계 톱3 수준의 기술력을 유지하려면 정부 지원과 원가 절감 노력이 병행돼야 한다"고 말했다.