2022.01.01 (토)

INSIDE

‘수소 밸류체인’을 위한 최적의 솔루션, 한국에머슨

수소 생산, 저장‧운송, 활용 전반에 포트폴리오 갖춰
국내 발전용 연료전지 시장 30%에 제어시스템 공급
디지털 트윈 적용한 ‘자동화 솔루션’에 강점
액화수소‧수전해‧수소충전 시장 주목

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[월간수소경제 성재경 기자] 경기도 용인시 죽전동에 있는 한국에머슨 본사 1층에는 솔루션센터가 있다. 흔히 종합상황실로 불리는 ‘통합관제센터’, 에머슨에서 공급하는 산업용 소프트웨어, 디지털 솔루션, 무선센서 등 첨단 자동화 기술을 한 곳에서 체험할 수 있는 ‘디지털플랜트’가 한곳에 자리하고 있다. 


한국에머슨 이정원 전무를 따라 디지털플랜트를 돌아본다. ‘디지털 트윈’이라고 해서 현장의 플랜트를 모델링해서 가상공간에 쌍둥이처럼 구현한 3D 화면과 시뮬레이션을 볼 수 있다. 




“수소 산업에서 자동화의 수요는 수소의 생산, 저장과 운송, 활용 등 밸류체인 전반에 걸쳐 있습니다. 밸브나 측정기, 제어 프로그램 등 한 분야에 특화된 회사들은 많아요. 하지만 에머슨처럼 밸브에서 시스템 밸브에 이르는 모든 포트폴리오를 갖추고 수소 산업의 첫 단에서 끝단까지 전 부문에 걸친 솔루션을 제공하는 회사는 드물죠. 에머슨은 굵직굵직한 대형 프로젝트를 수행한 경험이 많습니다.” 

 

‘수소 밸류체인’ 포트폴리오 갖춘 최고의 파트너 사

에머슨(Emerson Electric)은 미국 미주리 주 세인트루이스에 본사를 둔 글로벌 기업으로 엔지니어링, 산업 소프트웨어, 자동화 솔루션 분야에 독보적인 기술력을 보유하고 있다. 1890년에 설립됐으니 그 역사만 130년을 넘는다. 전 세계에서 활동하는 임직원 수는 약 86,700명, 글로벌 제조설비 사이트는 200곳에 이른다. 작년 한 해 매출로만 20조 원을 달성했고, 미 포춘지 500대 기업에도 선정된 바 있다. 


“요즘은 개별 제조업체들이 운영 자동화와 최적화에 나서는 일이 많아요. 기술력과 전문성을 발휘해서 이런 업체들을 지원하는 일을 하고 있죠. 석유화학 같은 거대 플랜트 산업이 탈탄소 전환이나 친환경 사업을 강화하고 있고, 라이프 사이언스(Life Science), 반도체, 재활용플라스틱 같은 다양한 제조 분야의 ‘이산(Discrete) 시장’이 급속히 성장하고 있어요. 벤더 사를 축으로 한 반도체 산업이 대표적이라 할 수 있죠. 내부적으로 이산 시장을 아주 중요하게 보고 있습니다.”





한국에머슨의 역사도 30년이 넘었다. 서울올림픽이 열린 1988년에 에머슨 일렉트릭과 로즈마운트의 합작사인 ‘한국 로즈마운트’로 출발했다. 1994년에 모기업인 에머슨이 제어시스템과 밸브 부문의 선두주자였던 피셔컨트롤을 인수하면서 ‘피셔-로즈마운트’로 사명을 변경했고, 산업별 컨설팅과 관리 서비스 기능을 확장하면서 2002년에는 ‘한국에머슨 프로세스 매니지먼트’로 사명을 바꾸고 전국에 지사를 열었다. 


이후 2017년에 에머슨 그룹이 5개 계열사를 자동화 솔루션(Automation Solutions)과 상업·주거 솔루션(Commercial & Residential Solutions)이라는 2개의 핵심 비즈니스 플랫폼으로 재편했다.


2018년부터 용인 죽전으로 본사 사옥을 이전했고, 한국에머슨㈜으로 법인명을 변경했다. 


한국에머슨은 에머슨 그룹이 보유한 플랜트 자동화 기술력과 플랜트 분야 전문성을 살려 플랜트, EPC, 석유화학과 마린(marine) 시장을 중심으로 성장해왔고, 현재는 라이프 사이언스, 오토모티브, 반도체, 식음료 등으로 사업을 확장하고 있다. 


현재 한국에머슨에는 630여 명의 임직원이 일하고 있다. 이 중 세일즈는 205명, 프로젝트 엔지니어는 220명 이상, 서비스 엔지니어는 92명 이상이 근무하고 있다. 


“에머슨의 사업 방향성은 명확합니다. 그룹사 차원에서 지난해 4분기에 S&D 전략을 세우고 전 직원과 메시지를 공유했어요. S&D는 Sustainability & Decarbonization, 즉 ‘지속가능성’과 ‘탈탄소화’를 의미합니다. 이 두 가지 개념은 수소 사업과 큰 관련이 있죠. 한국에머슨은 지난 2017년부터 국내 발전용 연료전지 시장에 진출했어요. 지금은 액화수소플랜트, 수전해, 수소충전소 부문 등으로 수소 사업의 포트폴리오를 넓혀가는 노력을 기울이고 있죠.”




S&D를 한 단어로 녹여낸 말이 ‘그리닝(Greening)’이다. Greening of Emerson, greening by Emerson, Greening with Emerson. 이는 지속가능성 최고 책임자인 마이클 트레인 수석 부사장이 늘 강조하는 말이기도 하다. 


‘Greening of Emerson’은 내부적으로 에너지를 아끼고 효율성을 높여 탄소배출을 줄이자는 뜻이다. 구체적인 목표도 정했다. 향후 2028년까지 전 세계 사이트에서 온실가스 배출을 (2018년 대비) 20% 감축하게 된다. 태양광 설치, LED 조명 교체, 빌딩 에너지 제어시스템 도입, 폐기물 재활용 등이 여기에 든다.


‘Greening by Emerson’은 협력사와의 관계를 담고 있다. 에너지원의 탈탄소화, 탄소배출 관리, 시스템 통합, 에너지 효율의 최적화를 통해 협력사들이 ESG 경영을 준수하도록 유도하고, 지속가능한 형태의 생산과 유통 방식을 정착시키는 데 목적이 있다. 


마지막으로 Greening with Emerson은 소비자를 포함한 사회 전체와의 관계를 모색한다. 협회나 학회, 규제 기관과 협력을 통해 네트워크를 만들어가는 방안을 담고 있다. 


“사실상 정책적인 지원 없이 수소경제를 구현하기가 어렵죠. 실증 과제를 통해 파일럿 플랜트를 짓고, 법규를 새롭게 제정하거나 보완하면서 단계를 밟아가야 합니다. 에머슨은 여기에 대한 준비가 되어 있고, 새로운 과제를 제안하고 해결하는 글로벌 역량을 갖추고 있죠. 한국수소산업협회에서 수소부품위원회 위원장사로 활동하는 것도 이런 역할과 큰 관련이 있죠.”


한국수소산업협회에는 현대차, 효성, 롯데케미칼, 지멘스 등 국내외를 대표하는 기업들이 참여하고 있다. 울산, 부산, 창원 등 광역자치단체를 비롯해 한국수력원자력, 한국가스공사 등이 회원사로 이름을 올리고 있다. 


수소산업협회는 지난해 9월 한국에머슨 김효영 전무를 수소부품위원회 위원장으로 선출했다. 한국에머슨은 수소 산업과 관련한 새로운 과제 발굴, 수소부품 회원사 간 의견 수렴, 정부 건의 등의 활동을 주도하게 된다. 지난해 11월 25일에는 울산에서 2차 수소부품위원회를 열기도 했다. 


또 2021년 8월에는 자동화업계 최초로 전기신문사와 공동으로 ‘지속가능성 웨비나(Sustainability Webinar)’를 열었다. 이 자리에서 탈탄소화 산업과 관련한 정부와 기업의 방향성, 에머슨의 전략을 참석자들에게 소개했다.


“한국은 세계 최초로 수소법을 제정해서 시행한 나라죠. 또 보조금 같은 지원 정책을 적극적으로 펼치고 있어요. 전체적으로 수소 산업의 방향과 전망은 아주 밝지만, 전망이 밝다고 해서 인프라가 안정적으로 구축이 되는 건 아니죠. 공급자에겐 수익성이 보장되어야 하고, 활용 단계에서는  수소 공급망이 안정적으로 작동해야 해요. 수소 밸류체인에서 공급자와 수요자를 모두 만족시켜야 한다는 뜻이죠. 에머슨은 여기에 대한 포트폴리오를 갖추고 있습니다.”

 

디지털 트윈을 적용한 ‘자동화 솔루션’

한국에머슨의 핵심 사업은 ‘자동화 솔루션’에 있다. 오래전부터 석유화학 부문에서 유체를 다뤄온 풍부한 경험이 있고, 유체의 온도와 압력 등에 대한 정확한 측정을 기반으로 공정을 제어해 회사가 원하는 생산물을 만들어내는 공정에 ‘자동화’를 적용해왔다. 또 이런 공정에 필요한 부품뿐 아니라 제어·운영을 위한 소프트웨어 개발에 큰 강점이 있다. 




한국에머슨에서 S&D 매니저로 활동하고 있는 하지호 차장의 말을 들어보자.


“소프트웨어 기술이 발달한 지금은 공장을 짓기 전에 동일한 설비를 디지털로 구현해서 공장을 미리 시뮬레이션 해보는 일이 가능하죠. 이걸 ‘디지털 트윈’이라고 합니다.”


디지털 트윈은 생산 공정뿐 아니라 프로세스 장비, 계측·제어를 비롯해 생산시설의 물리적인 자산을 소프트웨어를 기반으로 가상 구현한 것을 이른다. 이 복제본을 통해 해당 자산의 수명주기 동안 운영을 모델링해서 시뮬레이션할 수 있다. 


“조종사가 실제 비행에 나서기 전 동일한 기종의 프로그램 장비로 ‘비행 시뮬레이션’을 하는 것과 같다고 할 수 있죠. 플랜트 가동 시 장비나 시스템 상태에 대한 데이터와 통찰력을 얻을 수 있고, 예기치 못한 설비 고장이나 오작동에 따른 막대한 비용 발생을 미리 예방할 수 있죠. 사전 설계 단계에 이런 약점을 보완해서 반영할 수 있어요. 수소 산업은 아직 초기라 결과물에 대한 리스크가 있을 수 있죠. 디지털 트윈은 이런 불확실성이나 변수를 줄이는 데 큰 도움이 됩니다.”


눈으로 보는 것만큼 확실한 게 없다. 3D로 구현한 플랜트 현장은 실제와 판박이다. 저장탱크, 배관, 유량계의 형태가 실물처럼 그대로 묘사된다. 디지털 트윈은 시행착오를 줄이면서 설비나 플랜트의 최적화에 큰 도움을 준다. 


“에머슨은 현재 미국에서 건설 중인, 하루 30톤 규모의 액화수소플랜트 사업에 참여하고 있어요. 효성이 린데와 함께 울산 용연공장에 짓기로 한 액화수소플랜트와 비슷한 규모죠. 2023년이면 국내에 액화수소가 유통이 됩니다. 그 시점에 맞춰 액체수소충전소 시장이 열리겠죠. 또 해외 청정수소 도입에 따라 암모니아 형태로 수소가 시중에 유통되기 시작하면, 암모니아를 분해해서 충전에 활용하는 분산형 수소충전소가 들어서게 될 겁니다. 수전해 시장의 전망도 밝아요. 에머슨은 이미 북미 최대 30MW 수전해 현장에 메인 제어시스템을 납품하고 있죠.”


한국에머슨은 2017년부터 발전용 연료전지 시장에 진출했다. 지금까지 국내 11개 연료전지 발전소 현장에 BOP(Balance Of Plant, 주변기기)를 공급했다. 이는 발전용 연료전지 총 용량 605MW(한국에머슨 내부 추산) 중에서 약 160MW에 해당하는 수치로, 30% 가까운 현장에 에머슨의 제어시스템이 적용된 셈이다. 




오일·가스 분야가 다가 아니다. 한국에머슨은 화학, 펄프·제지, 전력, 폐수·정수, 식음료, 제약 등 산업 전 분야에 공정 자동화 시스템 관련한 컨설팅, 엔지니어링, 조립·시험 서비스를 제공한다. 또 프로젝트의 관리, 유지보수 서비스를 통한 비용 절감, 플랜트의 성능과 가용성을 높이기 위한 자산관리 솔루션, 통합 공정관리 솔루션을 제공한다. 


“수소 산업이 발전하기 위해서는 안전이 최우선으로 확보되어야 합니다. 수소전기차, 연료전지 발전소, 수소충전소 등이 우리 생활공간 안으로 더 가깝게 들어올 테니까요. 안전 확보를 위한 첫 단계는 수소의 상태를 정확히 파악하는 데서 시작합니다. 또 정확한 측정 정보를 바탕으로 원하는 만큼의 수소 흐름을 누출 없이 조절하는 것이 필요해요. 에머슨은 정확도와 신뢰성 높은 계기와 밸브를 수소 산업에 공급하고 있습니다. 또 장비 자체에 탑재된 자가진단기능을 통해 현재 운전 중인 계기나 밸브에 이상이 없는지 모니터링해서 이상 시에 알람을 발생시키고, 오작동으로 인한 이상상황 또는 사고를 미연에 방지할 수 있는 솔루션을 보유하고 있죠.” 


하지호 차장은 수소 관련 안전 솔루션으로 세 가지 장비를 예로 든다. 지난해 11월에 열린 H2WORLD 울산 국제수소에너지전시회에 출품해 큰 호응을 얻었던 제품들이다. 1단계 안전장치로 가스누설감지기가 있다. 4개의 고감도 음향센서를 통해 가압 가스 방출 때 나오는 가청주파수 영역 이상의 초음파를 지속적으로 감지하는 장비다. 




2단계로는 가스 농도 감지에 흔히 쓰는 가스감지기가 있다. 3단계로는 눈에 보이지 않는 수소 불꽃의 적외선 파장을 감지하도록 설계된 수소불꽃감지기가 있다. 38m 이내 수소 화염을 5초 안에 감지하는 기능을 갖추고 있다.


“가스누설감지기가 우리 몸의 ‘귀’에 해당한다면, 가스감지기는 ‘코’, 수소불꽃감지기는 ‘눈’에 해당한다고 할 수 있죠. 어느 한 가지 제품에 의존하는 것이 아니라 세 가지 제품이 눈코귀 역할을 하면서 멀티 레이어(다층) 형태로 위험을 감지하죠. 그래야 높은 안전성을 유지할 수 있습니다.”

 

탄소중립을 향한 ‘그리닝’ 솔루션

에머슨의 강점은 연료전지, 수전해 스택 관련 솔루션 제공이 모두 가능하다는 점이다. 연료전지 스택에 필요한 부품의 경우 OEM사에 따로 공급하고 있다. 에머슨은 BOP, 즉 연료전지나 수전해 스택을 운전하는 데 필요한 주변장치와 제어 부문에 집중한다. 


각종 밸브나 컨트롤러, 온도감지기, 레벨측정기, 유량계, 액추에이터, 레귤레이터 같은 부품과 장비를 써서 어떤 설비를 갖출지, 또 이를 어떻게 안정적으로 제어하면서 효율적으로 운영할지에 대한 솔루션을 제공한다.




이정원 전무는 한국에머슨의 장점으로 세 가지를 든다.


첫 번째는 디지털 전환의 전체 포트폴리오를 갖추고 있다는 점이다. 복잡한 통합시스템 분야에 대한 경험을 살려 FAT(Factory Acceptance Test, 공장 수락시험), 플랜트 설계 등에 들어가는 시간을 크게 단축할 수 있다. 


두 번째는 대형 프로젝트를 수행한 경험이 많은 글로벌 전문가 조직이다. 이들과 유기적으로 소통하면서 거의 실시간으로 기술 지원을 받아 최적의 솔루션을 제공할 수 있다. 


세 번째는 디지털 에코시스템으로, 앞서 말한 디지털 트윈과 깊은 관련이 있다. 수소 밸류체인에서 어떤 공정이 됐든 실제 공장을 가상공간 안에 그대로 짓고, 가상공간에 디자인된 공장을 실제로 돌려볼 수 있다. 이 과정에 여러 변수를 적용해 최적의 설계를 찾아내고, 필요 시 확장 여부를 사전에 예측해서 그 시기를 정할 수 있다. 이는 경영진의 판단에도 좋은 근거가 된다.


“연료전지 발전사업을 통해 국내 수소 사업에 첫 발을 들였다고 할 수 있어요. 미국에서 진행 중인 액화수소플랜트가 완공을 앞두고 있고, 유럽·북미를 중심으로 한 수전해 프로젝트에도 큰 관심을 쏟고 있죠. 액화수소운반선, 해상풍력플랜트처럼 이제 막 시작되는 수소 사업은 시행착오를 겪을 수밖에 없어요. 기업들은 리스크를 낮추면서 안정적으로 기술을 확보하는 데 집중하고 있고, 여기에 에머슨이 기여할 점이 많다고 생각합니다.”


Greening with Emerson. 이정원 전무는 이 부분을 강조한다. 그도 그럴 것이 대부분의 수소 사업이 규제자유특구 사업으로 진행되고 있다. 산학연이 중심이 된 팀을 꾸려 파일럿 플랜트에 도전하는 곳이 많다. 이 과정에서 안전성과 효율성을 평가한다. 


“에머슨의 다양한 포트폴리오, 글로벌 인적 네트워크, 디지털 트윈이 반영된 디지털 에코시스템을 활용해서 사업을 성공적으로 이끌 수 있습니다. 또 한국에서 이룬 성취는 역으로 글로벌 수소 시장에서 큰 힘을 발휘하는 원동력이 되겠죠. 이를 통해 탄소중립의 목표를 앞당길 수 있다고 생각합니다.”


에머슨이 추구하는 그리닝(Greening)은 탄소중립에서 왔다고 할 수 있다. 탄소중립의 여정에 ‘수소’가 한자리를 차지하고 있지만, 이 수소를 자유자재로 다루려면 나름의 정확함과 노련함이 필요하다. 에머슨의 포트폴리오는 여기에 대한 명확한 솔루션을 제공한다.






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