▲ H2WORLD 2023에 참여하는 주요 기업과 기관을 통해 ‘수소 트렌드’를 알아본다.

[월간수소경제 박상우 기자] 국내 대표 수소·연료전지산업 전문 전시회 ‘H2WORLD’가 6월 14일부터 16일까지 3일간 수원컨벤션센터에서 개최된다. 

H2WORLD는 수소산업 지식서비스 제공 플랫폼 기업 수소지식그룹이 수소산업 확장을 위해서는 다양한 기술과 제품이 한자리에서 선보이고 이슈가 논의되는 장이 필요하다는 판단 아래 2018년 10월 1회 행사(창원)를 시작으로 매년 성공적으로 개최(2018~2021년, 총 4회-창원 2회·서울 1회·울산 1회)해 수소경제 확산에 기여하고 있다.

2022년에는 행사 내용과 규모를 확대하는 리뉴얼을 진행했다. CI와 비전을 새롭게 마련하고 국토교통과학기술진흥원, 한국에너지공단, 글로벌생활수소협회, 한국천연가스수소차량협회 등이 새롭게 참여하며 조직위원회를 확대했다.

이 같은 리뉴얼을 통해 새롭게 단장한 H2WORLD 2023의 가장 큰 특징은 연료전지와 수전해 관련 기업이 대거 참여한 점이다.

SK에코플랜트, 에스퓨얼셀, 범한퓨얼셀, 에이치앤파워, 케이퓨얼셀 등 연료전지 제조사와 지필로스, 라이트브릿지, 넥슨스타 등 P2G 기업 참여가 돋보인다. 또한 에프씨아이, 블루에프씨, 케이세라셀, 비나텍, 코멤텍 등 후발 제조사 및 소부장 기업의 참여로 관련 산업 생태계를 한눈에 볼 수 있을 것으로 기대된다. 이 외에도 수소 제조와 유통, 액화수소, CCUS, 충전인프라 등 분야별 대표기업이 참여한다.

H2WORLD 2023에 참여한 주요 기업과 기관을 앞서 소개한다.

2021년 5월 SK건설은 사명을 SK에코플랜트로 바꿨다. 지구를 위한 친환경 아이디어와 혁신기술을 심겠다는 포부가 담겼다. 사명을 바꾼 후부터 SK에코플랜트는 환경, 에너지 분야에 대한 투자를 확대하면서 사업다각화에 박차를 가하고 있다.

대표적으로 SK에코플랜트는 미국의 고체산화물 연료전지(SOFC) 주기기 제작업체인 블룸에너지와 파트너십을 맺고 2017년 12월 분당복합화력발전소에 8.3MW 규모 연료전지 기반 발전설비를 구축하는 사업을 수주, 국내 최초로 SOFC를 보급했다. 

2018년 11월에는 SK에코플랜트가 블룸에너지의 연료전지 주기기인 에너지 서버를 국내에 독점 공급하는 계약을 체결했다. 이어 2019년 9월에는 SOFC 생산과 공급을 위한 합작법인과 국내 생산공장 설립에 관한 합작투자 계약을 체결하고 2020년 1월 합작법인인 ‘블룸SK퓨얼셀’을 설립했다.

양사는 이 같은 긴밀한 협력 관계를 바탕으로 현재까지 한국에서만 약 380MW의 수주 실적을 확보했다. 대표적인 곳이 2022년 6월 강원도 동해시 해오름스포츠센터 인근에 세워진 세계 첫 열공급형 연료전지발전소다.

이 발전소는 고온에서 작동하는 SOFC의 기본 특성을 활용해 전기와 열을 동시에 공급한다. SOFC는 2.4MW 일반형과 1.8MW 열공급형으로 나눠 배치됐다. 회수한 열로 가열한 80℃ 온수를 인근의 해오름스포츠센터에 공급해 수영장에 활용하거나 건물 난방에 사용하고 있다. 또 약 1만4,000가구가 연간 사용할 수 있는 3만6,800MWh의 전력을 생산·공급한다.

SK에코플랜트는 또 4월에는 한국남부발전 영월빛드림본부 강원도 영월 연료전지 발전소 내 300kW 규모 SOFC에서 나오는 탄소를 포집해 액화한 뒤 수요처에서 활용하는 탄소 포집·활용(CCU)과 탄소 포집·액화(CCL) 실증 사업에 착수했다.

2022년 2월에는 SK에코플랜드, 블룸에너지, 블룸SK퓨얼셀 3사가 협력해 국내 최초로 고체산화물 수전해기(SOEC)를 활용해 수소를 생산하는 실증에 성공했다. SOEC는 수소생산 효율이 뛰어나 차세대 혁신 기술로 각광받고 있지만 기술 진입 장벽이 높아 국내에서는 알칼라인 및 고분자전해질 수전해 방식에 비해 상대적으로 개발이 뒤처진 상태였으나 이번 실증을 통해 그린수소 생산에 한 발 더 다가설 수 있게 됐다.

이번 H2WORLD 2023에서 SOFC, SOEC 등 SK에코플랜트의 수소산업 역량을 확인할 수 있다.

▲ SK에코플랜트와 블룸에너지가 합작설립한 블룸SK퓨얼셀 본사 전경.

1989년부터 국내 연료전지 연구개발을 선도, 2001년 11월 국내 최초로 연료전지 전문업체로 탈바꿈하고 연료전지 스택, 수소추출기(개질기), 시스템 통합설계 등 연료전지 핵심 분야에 대한 독자기술과 건물용 연료전지 시스템 및 수소발전 시스템 등 수소에너지 관련 다양한 제품군을 보유하고 있다.

에스퓨얼셀의 가정·상업용 PEMFC인 에코제너(ECOGENER) 시스템은 간편한 조작과 다양한 환경에 적용할 수 있으며 모듈형 구조로 운반과 설치가 쉽다. 또한 단상 및 3상 계통연결 대응과 함께 연료전지 및 중앙 열처리탱크 연계 등 다양한 환경에 대응할 수 있으며, 수자립 운전과 50%, 75%, 100% 부하추종운전, 자동운전 및 웹 기반 운전감시 기능 등을 갖추고 있다.

에코제너의 성능은 유럽에서 검증됐다. 에스퓨얼셀은 지난해 9월 국내 최초로 5kW급 건물용 연료전지의 유럽 CE 인증을 획득했다. 해당 시스템은 시험 결과 저온형 PEMFC 시스템 기준 세계 최고 기록인 40.5%의 발전효율을 기록했다.

에스퓨얼셀은 CE 시험 항목을 통과하기 위해 수소법 안전분야가 시행(2022년 2월 5일)되기 전부터 관련된 연료전지의 시험평가를 한국가스안전공사와 함께 적극적으로 준비했다. 그 결과 2021년 10월 LVD의 시험 항목, 2021년 11월 EMC의 시험 항목을 각각 통과했다.

에스퓨얼셀의 자회사인 에스모빌리티의 모빌리티용 연료전지 파워팩인 ‘에코하이너’ 시리즈 중 지게차용 2.5kW급 수소연료전지 파워팩을 선보였다.

수소를 직접 연료로 사용하는 이 파워팩은 45% 이상의 전기변환 효율을 내고 10초 이내의 빠른 가동이 가능하다는 장점이 있다. 현재 최종 보완단계를 마쳤으며 국내 인증만을 앞두고 있다. 지게차를 시작으로 드론, 선박, 트럭, 트램, 군수차량 등 여러 모빌리티에 적용할 수 있는 파워팩을 잇따라 선보이고 수소차량기지 시장까지 사업을 확대할 계획이다.

이러한 에스퓨얼셀의 연료전지 포트폴리오를 이번 H2WORLD 2023에서 들여다볼 수 있다.

▲ 에스퓨얼셀의 수원 본사 전경.

1993년에 설립된 삼정이엔씨는 30년간 쌓아온 산업용 냉각기 기술력을 바탕으로, 현재 국내 수소충전소 냉각기 시장 점유율 1위를 차지하고 있다.

2016년 기업부설연구소를 세우면서 수소 칠러 관련 연구를 개시, 2017년 하반기 광신기계공업이 수주한 영동고속도로 여주휴게소(강릉방향) 수소충전소 설치 사업에 참여하면서 본격적인 수소충전소 구축사업에 발을 들였다. 이후 수소충전소 냉각기 관련 발명특허 상업화 기술 5종을 확보, 동종업계 최초로 국산화율 87%를 달성했다. 지난해 10월에는 수소냉각기 전 품목에 대한 유럽 CE 인증을 받기도 했다.

삼정이엔씨의 수소가스충전기용 냉각장치는 메인칠러와 서브칠러 2개가 한 세트로 현장에 설치된다. 메인칠러의 냉매로 실리콘오일을 쓰고, 서브칠러의 냉매로는 부동액(Brine)을 쓴다. 프레온 압축기를 활용한 냉매 사이클로 운전 중에 발생하는 응축열원을 주변 대기로 방열하고, 증발열원을 실리콘오일 순환 유체로 이동시켜 2차로 열교환을 하는 방식이다. 특수 제작한 열교환기, 전자식 팽창밸브가 냉각장치에서 핵심 역할을 한다. 

이같이 수소충전소 냉각기 시장에서 두각을 내는 삼정이엔씨는 올해부터 수소충전기, 액화 SKID 시스템, 유틸리티 파이핑, 밸브, 피팅류 등 수소충전소 관련 자재 및 장비 개발에 많은 투자를 진행하고 있다. 

이를 통해 장비를 통합 운영하면 빠른 유지 보수 능력과 시스템 안정성을 확보할 수 있고 담당자 업무 부하 감소, 운영비 절감 효과까지 누릴 수 있다고 삼정이엔씨는 설명했다.

삼정이엔씨는 이번 H2WORLD 2023에서 냉각기, H2 칠러 전 제품, 수소 관련 제품 등을 출품한다.

▲ 삼정이엔씨의 수소충전소용 칠러.

범한퓨얼셀은 군수용·건물용 수소연료전지 발전시스템의 설계와 제조, 수소충전소 시공 사업 등을 하는 중소기업으로, 2019년 모기업인 범한산업에서 분할 설립됐다. 

범한산업은 지난 2015년 GS칼텍스가 10여 년간 연구개발 중이던 군수용 연료전지 사업을 양수받아 자체 기술로 잠수함용 연료전지 모듈 개발을 완료하고 2018년에 진수한 장보고-Ⅲ급 잠수함의 1번함 ‘도산안창호함’에 납품했다. 이는 독일 지멘스에 이어 세계에서 2번째로 잠수함용 연료전지 상용화에 성공한 것이다. 

또한 범한산업은 지난 2018년 현대제철로부터 건물용 연료전지(PEMFC) 사업을 양수받아 2019년 판매를 개시, 현재까지 5kW, 6kW 등 200여 대를 국내에 보급했다. 현재 본사가 있는 창원에서 연료전지시스템을 생산하고 있으며 최근 10kW를 추가해 PEMFC 제품 라인업을 확대했다.

잠수함 연료전지 기술을 바탕으로 선박, 버스 등 수소모빌리티용 연료전지 시장에도 진출할 계획이다. 전기버스를 생산하는 관계사인 범한자동차와 협력해 2~3년 내로 국내 시장에 연료전지를 적용한 수소전기버스 보급을 시작해 향후 국내 보급실적을 바탕으로 버스·트럭 등 수소상용차 분야로 해외 시장을 공략한다.

범한퓨얼셀은 지난 4월 정식 운영을 시작한 국내 최초 대형화물차 수소충전소인 울산상개 SK 수소충전소에 자체 개발한 수소압축기를 공급했다. 이뿐만 아니라 지난해 4월에 오픈한 창원 가포 수소충전소, 곧 개장할 서부산 수소버스용 충전소와 진해신항 화물차용 수소충전소에도 수소압축기를 공급했다.

범한퓨얼셀은 이번 전시회에서 건물용 연료전지, 연료전지가 적용된 잠수함과 무인장비, 수소충전소용 수소압축기 등을 선보인다.

▲ 범한퓨얼셀의 연료전지 생산공장 내부 전경.

케이퓨얼셀은 자동차 배기가스 재순환 장치 세계시장 점유율 1위인 코렌스그룹이 2021년 1월에 설립한 연료전지 및 관련 부품 전문업체다. 

케이퓨얼셀은 고효율, 고내구, 경량화를 갖춘 연료전지 라인업을 구축하고 있다. 1kW급 연료전지는 스쿠터, 골프카트 등 소형 모빌리티용으로, 10kW급은 이동식 전기차 충전기, 수소지게차용 전원 등으로 활용할 수 있다. 또 30kW급은 이동형 발전기, 차량용 파워트레인 등으로, 100kW급은 수소추진선박, 수소상용차 등 모빌리티용과 발전용으로 활용할 수 있다. 

케이퓨얼셀은 이를 바탕으로 지난 2020년 4월부터 한국자동차연구원, 현대모비스, 신정개발특장차 등과 함께 ‘대형수소트럭 기반 특장차용 요소 부품·시스템 기술개발 및 실증 과제’를 수행하고 있다.

또한 케이퓨얼셀은 설립 2년 만에 현대자동차로부터 연료전지 공기공급계의 공기압력조절밸브, 열관리계의 이온필터 부품 양산 수주에 성공하면서 연료전지 관련 주변장치와 부품 기술력도 인정받고 있다.

케이퓨얼셀은 이번에 1kW급 모빌리티용 연료전지, 10kW급 연료전지 기반 이동식 충전기, 30kW급 모빌리티용 연료전지 시스템 등을 선보인다.

▲ 케이퓨얼셀의 30kW급 수소연료전지 시스템.

2010년에 설립된 에너진은 수많은 연구를 통해 보유한 초고압·초고온·초저온·초고진공·급속열제어 공정을 위한 기술력으로 극한공정장비, 전고체배터리장비, MLCC, MLPC 등을 제조하고 있다. 

특히 초고압 대용량 수소저장용기를 제조하고 있다. 에너진은 지난 5월 산업통상자원부 국가기술표준원으로부터 ‘용량 확대가 용이하고 파단전 누설 및 피로 균열을 방지하는 강선을 적층한 수소저장압력용기 기술’에 대해 신기술(NET) 인증을 받을 정도로 우수한 수소저장용기 기술력을 보유하고 있다. 

이를 기반으로 세계 최초로 금속실린더의 외부에 탄소섬유 대신 강선을 적층하는 와이어 와인딩 방식으로 제작된 타입1 고압수소저장용기를 개발했다. 이 용기는 100MPa 압력으로 1,000리터 이상의 수소를 저장할 수 있는 제품이다. 또한 LBB/LEAK BEFORE BURST 설계 및 고압용기 내부의 피로 균열을 방지하는 Pre-stressed 구조로 제작해 안전성을 크게 향상시켰다.

에너진은 지난해 100MPa 초고압 저장용기 제조를 위한 ASME sectionⅧ division3에 의해 ASME 인증과 가스기술기준(KGS AC 111-고압가스 저장탱크 및 압력용기 제조의 시설·기술·검사기준)에 의한 한국가스안전공사의 생산단계검사를 통과하기도 했다.

에너진은 이 고압수소저장용기뿐만 아니라 유체 채널을 에칭한 합금판을 확산접합한 인쇄회로 기판형 열교환기, 수소저장용기와 일체형으로 제작돼 수소충전 시간을 혁신적으로 단축할 수 있는 벨로우즈형 고압수소압축기 등을 선보일 예정이다.

▲ 에너진의 수소저장용기.

올해 설립 30주년을 맞이한 한국가스기술공사는 천연가스 도입부터 공급에 이르는 전체 설비에 대한 정비와 엔지니어링, 기술개발 경험을 바탕으로 수소사업을 전개하며 에너지기술 플랫폼 전문기업으로 발돋움하고 있다. 

한국가스기술공사는 국내 최대 규모인 평택 수소생산기지, 블루수소 생산 및 CCU 융복합설비, SK 인천 액화수소플랜트 PMC 및 기술자문, 수소충전소 구축 및 운영 등 다양한 수소사업을 전개하고 있다.

또한 한국가스기술공사는 ‘수소산업 전주기 제품 안전성 지원센터’ 운영을 통해 수소산업 전분야에 걸쳐 수소부품과 장비의 시험·검증을 진행하며 국내 수소산업의 진입장벽을 낮추어 수소경제를 활성화하고 있다.

강원도 액화수소 규제자유특구 실증사업을 통해 액화수소 이송펌프 BOG(증발가스) 최소화를 포함한 공정개발 및 액체수소충전소 안전성·경제성 실증사업과 강원도 평창에서 한화솔루션 등과 풍력 발전 연계 수전해 기반 수소생산기지 구축사업을 수행하고 있다.

평택항 인근 포승산업단지에 수소교통복합기지를 구축하는 사업도 추진한다. 이 사업은 수소충전소를 중심으로 주차장, 수소차량 경정비센터를 구축하고 현재 가동 중인 평택 수소생산기지와 배관을 연결해 이곳에 수소를 공급할 계획이다.

한국가스기술공사는 이번 전시회에서 공사가 추진 중인 다양한 수소사업을 시장에 적극 알린다는 계획이다.

▲ 한국가스기술공사가 운영 중인 평택 수소생산기지.

2021년 6월 STX중공업은 고체산화물 연료전지(SOFC), 수소추출기, 소형 가스터빈 등 신재생에너지 부문을 물적분할해 STX에너지솔루션을 설립했다. 

STX에너지솔루션은 2009년부터 SOFC 핵심부품 개발에 착수, 2012년 스택, 개질기, 통합반응기, 열교환기 등의 핵심부품을 개발하고 2017년 1월 연료전지 제조사업 허가를 받아 2018년 2월 국내 SOFC 시스템 최초로 한국가스안전공사의 연료전지 제품 안전검사에 합격했다.

또한 2018년 7월 국내 최초로 SOFC 발전시스템 설계·제작 및 운전·제어 기술에 대해 녹색기술인증을 획득했으며 2020년 5월에는 KS인증을 취득해 국내 최고 수준인 부품 국산화율 95%를 달성한 1kW급 가정용 SOFC 제품인 ‘encube’를 출시했다. 2020년에는 5kW급 건물용 encube 개발에 착수했으며 2024년에 출시한다는 목표다. 

STX에너지솔루션은 건물용 연료전지 시장을 1차 타깃으로 하고 있으며 장기적으로는 선박·수송용 연료전지, 개질 플랜트사업 등을 준비하고 있다.

이번 H2WORLD 2023에서 STX에너지솔루션의 연료전지 기술력을 확인할 수 있다.

▲ 나노융합실용화센터에 설치된 STX에너지솔루션의 연료전지 시스템.

수소 관련 다양한 정책사업을 진행 중인 삼척시는 제아이엔지, 빈센, 성우인스트루먼츠와 함께 전시회에 참여한다. 삼척시는 국내 지자체 가운데서도 수소산업 선도도시로 자리매김해 가고 있으며 이번 전시회를 통해 추진하고 있는 다양한 수소사업 소개와 함께 향후 수소경제 청사진을 제시한다는 계획이다. 

강원 액화수소산업 규제자유특구와 동해안 수소경제벨트에 속하는 삼척시는 하루 1.3톤의 수소를 생산하는 소규모 수소생산기지와 시간당 넥쏘 20대를 충전할 수 있는 강원 지역 첫 마더스테이션을 보유하고 있다. 

마더스테이션 인근에는 국내 최초 수소 타운하우스 실증단지가 들어서며 강원테크노파크를 중심으로 드론, 선박 등 액체수소 모빌리티 개발이 활발하다.

삼척시와 함께 전시회에 참여한 성우인스트루먼츠는 수소 액화기와 액체수소용 극저온 온도컨트롤러를, 빈센은 조선 및 해양 분야에 적용할 수 있는 연료전지와 배터리를, 제아이엔지는 수소충전소용 디스펜서를 공개한다.

▲ 삼척시는 인근의 동해시와 더불어 다양한 수소사업을 벌이고 있다.

H2WORLD 조직위원회에 참여한 한국연료전지협의회와 청정건축물연료전지협의회는 협력사와 함께 각각 전시부스를 마련했다.

한국연료전지협의회는 수소연료전지 관련 소재, 부품, 장비, 시스템 등 국내 기술을 바탕으로 한 중소기업들이 모인 단체로, 수소연료전지 기술 국산화를 통한 기술경쟁력을 제고하고 연료전지 산업을 확대하기 위해 대정부 소통을 전담하는 시장 접점 창구 역할을 하고 있다. 또한 도시가스사업자 및 건설사, 에너지사업자 등 에너지정책 담당기관 네트워크를 통한 연료전지 산업발전 방향을 모색하고 있다. 

한국연료전지협의회는 지텍, 이노윌, 유니온머트리얼, 신넥앤테크, 초이스테크닉스 등 총 5개 업체와 전시부스를 마련했다.

업체별로 △유니온머트리얼은 페라이트 마그네트를 포함한 각종 첨단 세라믹 부품을 비롯해 절삭공구, 산업용소재 등을 △이노윌은 전열 모듈을 결합시키는 방식으로 고성능 콤팩트 열교환기를 △신넥앤테크는 도시가스용 수소생산시스템과 LPG, 메탄올 등 액체연료용 수소생산시스템 모듈화 제품을 △초이스테크닉스는 연료전지 산소공급 관련 BOP 부품을 △지텍은 연료전지용 열교환기 및 에어쿨러 등을 생산·공급하고 있다.

청정건축물연료전지협의회는 2012년 설립된 건물용 연료전지 연구회를 초석으로 2021년 11월에 출범했다.

협의회는 연료전지 시스템을 건축물 분야에서 활용하기 위해 관련 연구 및 기술개발을 지원하고, 관련 산업체와의 협력을 촉진하며 정부와의 협력을 통해 연료전지 시스템의 보급과 확산을 추진하고 있다. 또한 연료전지 시스템의 안전성과 신뢰성 확보를 위해 관련 규제 및 인증 제도의 개선과 보급을 위한 노력도 기울이고 있다.

협의회는 이번 전시회에서 세인티엔에스, 이노엔, FCMT, 한국에너지기술연구원, 동국대학교, 에너지노, 한국에너지기술단과 함께 전시부스를 마련했다.

FCMT는 수전해용 음이온 교환막과 양이온 교환막에 들어가는 MEA를 개발·생산하는 전문업체다. 화학실험장비를 공정, 기계 설계 단계부터 제작, 설치, 시운전까지 수행하는 세인티엔에스는 수소개질기를 디자인, 설계, 제작하는 사업도 영위하고 있다. 이노엔은 연료전지 및 수소충전소 수소버너, 수소 화염감지기, 수소 점화트랜스포머, 촉매연소기 등을 개발한다.

이 밖에도 수전해, CCUS, 충전인프라 등 수소경제 밸류체인 내 많은 기업이 전시회에 참여해 기술과 제품을 선보일 계획인 만큼 국내 수소산업의 현재와 미래를 엿볼 수 있는 좋은 기회가 될 것으로 기대된다.
 

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