[위험물 정보] 주유소 내 설치되는 연료전지란 무엇인가요?

연료전지란?

연료전지(fuel cell)는 연료를 사용하여 전기를 만들어 내는 장치이다. 건전지와 같이 한 번 쓰고 버리는 1차전지, 리튬이온 배터리와 같이 충전 방전을 반복하여 쓰는 2차전지와 달리, 연료전지는 연료를 주입하여 지속해서 사용할 수 있으므로 3차전지로 분류된다.

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산화전극에서는 연료의 산화가 일어나고, 환원전극에서는 산소의 환원이 일어나는데, 전체 반응을 통해 방출되는 에너지가 전기의 형태로 외부에서 활용된다. 발전 효율이 높고 친환경적이기 때문에 미래의 에너지원으로 주목받고 있다. 가장 기본적인 형태의 연료전지는 수소를 연료로 사용하는 수소연료전지이다.

수소연료전지

연료전지 특성

 

1. 가정용, 발전용, 자동차용 및 노트북 등 다양한 방면에 적용 가능하다.

2. 도시가스, LPG, 바이오가스 등 다양한 연료사용이 가능하다,

3. 발전효율이 30~40%이며, 열 활용시에는 전체 효율이 80% 이상 가능하다.

4. 오염물질이 거의 발생되지 않아 친환경적이며, 소음이 없어 도심에 설치 가능 하다.

5. 전기가 필요한 곳에서 직접 생산·공급하는 분산전원이기 때문에 송전탑 등의 건설 비용 절감 및 송전손실 없는 전기를 사용 가능하다.

 

연료전지 종류

 

구 분	인산형 (PAFC)	용융탄산염형 (MCFC)
전해질	인산염	탄산염
동작온도(℃)	150~250	650
효율(%)	40	47~60
발전출력	수십~수백kW급	수백kW~수십MW
용도	가정용/건물용 백업용	대규모발전/건물용 백업용/선박용
특징	CO내구성 큼, 열병합 대응 가능	발전효율 높음, 내부개질 가능, 열병합 대응 가능

구 분	고체산화물형 (SOFC)	고분자전해질형 (Pemfc)
전해질	세라믹	이온교환막
동작온도(℃)	700~900	50~100
효율(%)	55~70	35
발전출력	수~수백kW급	kW급
용도	소규모분산전워 건물용/백업용	가정용/상업용 휴대용
특징	발전효율 높음, 내부개질 가능, 복합발전 가능	저온작동 고출력밀도

 

고분자전해질형 연료전지 방식

 

주유소 내 전기생산 가능한 연료전지 설치허용
(’23.6.12. 소방청 보도)

“미래형 친환경 주유소 전국 확대 가능”

전 세계적으로 탄소중립 달성을 위해 환경친화적 에너지원의 개발 및 보급을 확대하고 있는 가운데 우리 정부도 ‘탄소중립·녹색성장 국가전략’, ‘수소경제 활성화’ 및 ‘분산형 전원 확산’등의 정책을 수립하고 관련 규제 완화 및 개선을 추진하고 있다.

 

주유소는 불특정 다수가 이용하며 주로 도심 한가운데 위치하여, 사고발생 시 대형인명피해가 우려됨에 따라 ‘주유’ 또는 ‘그에 부대하는 업무를 위하여 사용되는 시설*’ 외에는 설치를 엄격히 제한하고 있다.

* 주유 업무를 위한 사무실, 자동차 점검·정비 작업장, 세차장, 점포·휴게음식점 등

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소방청은 주유소 내 설치가능한 설비를 안전성 검증을 통해 태양광 발전설비(2009년), 수소충전설비와의 융복합(2010년) 및 전기자동차용 충전설비(2013년) 등의 친환경 발전원을 확대한 바 있다.

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이번 연료전지 설치허용을 골자로 하는 고시 개정을 위해 소방청은 주유소의 과거 사고 사례 및 연료전지로 인해 발생할 수 있는 사고요인을 분석하고, 각종 위험성 평가 및 시뮬레이션 검토를 통해 우선적인 안전 확보 방안을 도출하였다.

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도출된 안전 확보 방안을 기존 주유소에 적용해 연료전지를 설치·운영해보는 ‘규제 샌드박스 실증*’과정을 거쳐 필수 안전기준을 검증·보완하였다.

* 산업통상자원부, 「산업융합 촉진법」 제2조제8호 ‘실증을 위한 규제특례’

: 새로운 융합 제품‧서비스의 안정성 등을 시험‧검증하기 위하여 제한된 구역‧기간‧규모 안에서 규제를 적용하지 않도록 해주는 제도

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’23. 6. 9. 「위험물 안전관리에 관한 세부기준」 발령․시행 된 내용은 주유소 내 연료전지 설치 시 요구되는 주요 안전기준은

1. 주유소와 연료전지 상호간 피해영향 방지를 위한 연료전지 주위 방호담 설치

2. 연료전지의 하중(약 30톤)을 견딜 수 있는 구조 보강된 건축물 상부에 연료전지 설치

3. 지상 또는 지상구조물 상부에 연료전지 설치 시 추가적으로 차량 충돌 방지를 위한 보호설비 설치

4. 주유소 화재발생 시 연료전지로의 원료 차단을 위한 수동식 차단밸브 설치 등이다.

 

주유소 내 설치하는 연료전지는 어떤 것일까?

연료전지에 메탄(CH4)이 주성분인 도시가스(LNG)를 주입하고 이를 고온의 수증기(H2O)와 화학반응시켜 수소를 추출한 뒤 산소와의 결합을 통해 전기를 생산하는 연료전지이다.

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연료전지의 장점은 기존 발전 시스템에 비해 이산화탄소(CO2), 질소산화물(NOx)이 현저히 적게 발생하고 황산화물(SOx), 미세먼지 등의 대기오염 물질이 거의 발생하지 않는 깨끗하고 안전한 친환경 에너지 생산장치이다.

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그리고 악취와 오폐수 배출이 없고 소음과 전자파의 영향이 적어 도심지에도 설치가 가능하다. 또한 태양광 및 풍력 발전 등이 넓은 입지를 필요로 하는 데 비해 연료전지는 입지 제약을 거의 받지 않아 공간 효율성이 높고, 대규모 송전탑이나 송전선이 불필요한 분산형 전원이기 때문에 송전 중의 전력 손실이 적은 이점을 갖추고 있다.

주유소 연료전지 흐름도

 

주유소 내 전기생산 연료전지 설치가 허용되어 분산형 전원과 전기차, 수소차 등 충전이 가능한 ‘에너지 슈퍼스테이션’ 보급 확산이 기대된다.

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미래형 에너지 슈퍼스테이션

 

□ 관련근거

○ 위험물 안전관리에 관한 세부기준 제110조(주유취급소의 건축물등의 제한) 제6호

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