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동아화성, 국내최초 연료전지용 일체형 구조물 개발
연합뉴스 보도자료
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2007-11-12 11:24
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연료전지 상용화 길 '활짝'
일체형 고무소재 개발로 생산성 100배 향상
자동차용, 가정용 연료전지 시장 선점, 하반기 시제품 양산 기대
연일 유가급등으로 대체에너지에 대한 중요성이 높아지고 있는 가운데 한 지방기업이 연료전지용 고무개스킷 상용화를 위한 제품개발에 성공해 화제가 되고 있다.
고기능성 고무소재 전문기업 동아화성(대표 임경식)은 국내 연료전지 선도기업인 퓨얼셀파워(대표 신미남)와 국내최초로 연료전지 시스템에 들어가는 일체형 고무구조물 개발에 성공했다고 12일(오늘) 밝혔다.
양사는 지난해 12월 '연료전지의 MEA(Membrane Electrode Assembly; 막 전극접합체) 씰링용 일체형 고무 구조물' 에 대한 공동개발 계약을 체결하고 고분자 연료전지 스택의 핵심부품 개발에 나선지 1년 만에 제품화에 성공하는 쾌거를 이뤄냈다.
MEA는 연료에 포함된 수소가스와 공기중의 산소를 이용해 전기화학적으로 전기를 발생시키는 최소단위의 단위전지를 말한다. 이 중 양사가 국내최초로 개발에 성공한 'MEA 일체형 고무구조물' 은 연료전지의 높은 스택 체결압력 및 강한 산 농도를 가진 주위환경에서도 변형되지 않는 고무소재로 기존방식에 비해 100배 이상의 높은 생산성을 자랑한다.
실제로 기존방식은 고무개스킷을 따로 만들어 일일이 MEA에 붙이는 방식이었지만, 이번에 개발된 방식은 별도의 고무개스킷 제작 없이 MEA가장자리에 고무소재를 녹여 붙인 후 굳히는 일체화된 방식을 따른다.
이에 따라 100장 가량의 MEA가 들어가는 가정용 연료전지의 경우 기존방식이 100시간 걸렸다면, 이번 제품개발로 1시간 이내에 작업을 완료할 수 있게 됐다.
이번 제품 개발성공으로 양사는 하반기부터 가정용 연료전지의 시제품 양산화에 돌입할 예정이며, 사업이 본궤도에 오르는 2010년에는 연간 100억원 이상의 매출을 달성할 것으로 전망된다.
특히, 가정용 연료전지의 경우 가정에서 흔히 쓰이는 난방 보일러를 대체할 수 있을 것으로 보이며, 자가발전이 가능하다는 측면에서 자체적으로 사용하기에 충분한 전기생성도 기대할 수 있을 것으로 보인다.
이외에도 자동차 관련 업체 및 여러 산학연구기관들과 각종 연료전지 시스템에 최적화된 고무개스킷 개발을 진행하고 있어 향후, 연료전지 상용화 시기에 휴대 가능한 모바일 제품 및 노트북용 연료전지나, 자동차용 대체 연료 등으로도 시장을 넓힐 예정이다.
그동안 동아화성은 연료전지용 고무개스킷 국산화를 위해 2004년부터 3차년에 걸쳐 산업자원부 에서 지원하는 정부과제를 수행함으로써 '연료전지용 고기능성 고무개스킷' 관련 소재개발과 사업화 검증단계를 거쳐왔다. 이로써 연료전지용 씰링제품 개발에 가장 앞선 기업으로 주목 받아왔다.
이에 대해 동아화성의 임경식 대표는 "앞으로 동아화성은 연료전지용 고기능성 고무개스킷 개발에 성공함으로써 건강한 환경과 신 에너지 개발이라는 두 마리 토끼를 잡을 수 있는 미래에너지용 고무부품 전문기업으로 도약 할 것" 이라고 자신감을 피력했다.
※ 연료전지 란?
연료의 산화(酸化)에 의해서 생기는 화학에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 미래에너지로 대체에너지 중 발전효율이 가장 높아 자동차 산업은 물론 산업용 열병합 및 가정용 연료전지 열병합 시스템에 이르기까지 응용산업이 넓어 높은 시장성을 자랑한다.
<사진설명> 연료전지 스택 모형: 단위 셀을 적층 시켜 원하는 만큼의 전기를 얻을 수 있도록 하는 장치
(끝)
<본 보도자료는 연합뉴스의 편집방향과 무관하여 모든 책임은 정보 제공자에 있습니다
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| 지난 3월11일, 정몽구 현대자동차 회장이 몰고 온 자동차를 시승한 노무현 대통령은 감탄을 아끼지 않았다. 18개월의 연구 끝에 국내 기술로 탄생한 ‘투싼’ 연료전지 자동차에 대한 놀라움 때문이었다. 한번 충전하면 300km를 거뜬히 달리는 이 자동차는 휘발유 대신 수소로 움직인다. 이 놀라운 차세대 에너지기술에 매혹된 덕분일까. 산업자원부는 아예 ‘친환경 수소경제체제로의 전환’을 선포하고 한창 밑그림을 그리는 중이다. 노무현 대통령도 “적극 밀어드리겠다”는 격려의 메시지를 잊지 않았다. 석유나 천연가스 등 화석연료가 점차 바닥을 드러내면서, 친환경 대안에너지에 대한 관심과 연구가 끊이지 않고 있다. ‘수소경제’ 또한 전 세계적인 대안에너지 개발 노력의 연장선상에서 등장한 말이다. 이 수소경제의 핵심을 이루는 것이 바로 오늘 소개할 ‘연료전지’다. | |||||||
화석 자원 대체, 환경친화적·효율도 높아…자동차·가전·주택 등 활용도 높아 솔직히 고백하자면, 부탄가스는 삼겹살을 구워먹을 때나 쓰는 줄 알았다. 아무리 활용도를 두루 봐준다 해도, 방황하는 청춘들의 일시적인 기분전환용 ‘기호품’ 정도밖에 꼽지 못할 게다. 그런데 이게 웬 말인가. 휴대용 부탄가스로 노트북에 전원을 공급하는 기술이 등장했다니! 20W 출력의 노트북을 기준으로, 부탄 캔 1통으로 20시간 정도는 끄떡없이 사용할 수 있단다. 할인점에서 700원이면 살 수 있는 부탄가스 1캔으로 말이다. 남의 나라 일이 아니다. 지난 7월14일 삼성SDI가 개발한 연료전지 얘기다. 이 연료전지는 일반 휴대용 가스버너에 사용되는 220g들이 부탄 캔을 연료로 전기에너지를 발생시켜 각종 전자기기들을 구동시킨다. 이렇게 발생한 전기는 100W의 평균 출력으로 5시간 정도 사용할 수 있다고 삼성SDI측은 설명한다. 60W짜리 휴대용 레저TV라면 8시간 이상, 20W 노트북은 20시간 이상 쓸 수 있는 양이다. TV나 DVD플레이어는 물론 전기램프, 오디오 등에도 쓸 수 있다. 야외 활동이나 일상 생활의 비상용 전원으로는 그야말로 안성맞춤이다. 삼성SDI는 이 연료전지의 개발을 위해 20여명의 인력과 20억원의 연구비용을 투입했다. 지난해 1월 개발에 들어가 19개월의 연구 끝에 제품을 선보이게 됐다. 핵심은 ‘부탄 개질(改質) 기술’로, 가스 상태인 부탄(C4H10)에 특수 촉매를 사용해 물을 반응시키고, 여기서 수소(H2)를 추출해 전기에너지를 발생시키는 기술이다. 제대로 반응하지 못한 연료는 버려두지 않고 회수해 재순환시키므로 열 효율도 높다. 삼성SDI 중앙연구소장인 윤석열 전무는 “이번 개발로 레저용·비상전원용은 물론 가정용·자동차용 연료전지시장까지 진입 가능한 기술을 확보했다”고 의의를 밝혔다. 삼성SDI의 계획대로라면, 2007년 말께면 출력이 더욱 향상된 부탄가스 연료전지를 시중에서 살 수 있게 될 전망이다. 연료전지 대중화 시대가 도래하는 것이다. 화학에너지→전기에너지로 변환 어찌 보면 간단해 보이는 이 기술에 왜 이리들 주목하는 것일까. 이는 연료전지가 말라가는 화석에너지를 대체하면서도 환경친화적인 제품으로, 차세대 에너지산업의 핵심이기 때문이다. 연료전지는 말 그대로 연료를 전기에너지로 변환시키는 전지다. 각종 연료와 산소를 전기화학적으로 반응시켜 그 반응에너지를 전기로 변환하는, 일종의 발전장치다. 연료는 수소뿐 아니라 천연가스, 메탄올, 석탄, 석유, 바이오매스가스 등 다양하다. 연료전지는 사용하는 전해질에 따라 다양한 종류로 나뉜다(표 참조). 각 연료전지는 운전온도나 발전온도, 주 연료와 촉매 등은 다르지만 근본 원리는 같다. 연료전지의 형태에 따라 적용 가능한 범위도 조금씩 다르다. 또한 충전하는 것이 아니라 연료를 ‘리필’하는 방식이라는 점에서 일반 2차전지와 다르다. 연료전지는 무엇보다 환경친화적이다. 화학반응에 의해 생성되는 수소나 산소, 수증기 등은 환경오염과 무관한 물질들이다. 석유나 천연가스 같은 화석에너지보다 에너지 효율도 높다. 기존 연료산업뿐 아니라 자동차나 전자, IT 및 부품산업 등 관련 산업과의 연관성도 높다. 연료전지가 활성화되면 대규모의 새로운 시장이 만들어질 뿐 아니라 수십만의 전문 직업이 생겨날 수 있는 것이다. 현대차 투싼, GM 하이드로젠3 등 연료전지 탑재 누구보다 연료전지에 깊은 관심을 보이는 곳은 자동차산업이다. 내로라하는 업체들이 차세대 자동차 경쟁에서 한발 앞서가기 위해 사활을 걸고 연료전지 자동차 개발에 사력을 다하고 있다. 국내에선 역시 현대자동차의 움직임이 가장 눈에 띈다. 현대차는 이미 지난 2001년 싼타페 연료전지차를 내놓은 바 있는데, 당시 시험주행 때 연비가 휘발유보다 100% 이상 우수한 것으로 나타나 눈길을 끌었다. 지난해 12월에는 수소에너지를 이용한 투싼 연료전지차를 선보였는데, 이 차는 미국 에너지부가 주관하는 시범 사업에 참여하면서 앞으로 5년 동안 미국 전역에서 시범 운행되는 등 벌써부터 기대와 관심을 한몸에 받고 있다. 외국 업체들은 우리보다 한발 앞서 연료전지차 개발에 박차를 가하고 있다. 미국 제너럴 모터스(GM)는 지난해 연료전지차 ‘하이드로젠3’를 내놓으면서 유럽 종단 이벤트를 마련, 1만km 시험주행을 성공적으로 마친 바 있다. 메르세데스벤츠도 지난 6월, 440개의 연료전지를 장착해 수소를 한 번 충전하면 160km를 달릴 수 있는 소형 연료전지차 ‘A클래스 퓨얼셀’을 국내에 공개했다. 일본의 혼다는 지난 1999년 연료전지차 ‘FCX’를 내놓은 데 이어, 얼마 전부터는 세계 최초로 미국 지역에서 일반인을 대상으로 임대 방식으로 연료전지차를 판매하기 시작했다. 지난 4월 말부터 5월 초까지 열린 2005 서울모터쇼에서도 주연은 각 업체들이 앞다퉈 내놓은 연료전지차였다. 국내 업체로는 현대차가 수소 연료전지차 ‘투산 FCEV’를, 기아차가 스포티지 연료전지차를 각각 일반에 공개했다. BMW의 ‘H2R’는 연료전지차로는 보기 드물게 경주용 자동차로 제작됐는데, 최고 시속이 300km를 넘는 등 파워 넘치는 성능으로 ‘친환경차는 힘이 약하다’는 고정관념을 깨뜨리면서 컨셉트카부문 ‘베스트카’에 선정되기도 했다. 이런 추세라면 4~5년 안에 수소 연료전지차 상용화도 가능할 전망이다. LG화학, 2007년께 노트북에도 상용화 일반 가전제품에 연료전지를 적용하려는 움직임도 활발하다. 이는 휴대용 가전기기에 더욱 유용하다. 대부분의 휴대용 가전기기가 현재 쓰고 있는 리튬이온 전지를 연료전지로 대체하자는 것이다. 물론, 아직은 본격적인 상용화에 앞서 맛보기 제품을 내놓는 수준이다. 지난 6월 초, 미국발 낭보가 국내에 날아들었다. 요즘 쓰는 휴대폰 배터리보다 최고 100배나 효율이 좋은 연료전지를 우리나라 과학도가 개발했다는 소식이었다. 주인공은 미국 남캘리포니아대 항공우주공학 박사과정에 있는 안정민씨. 안씨가 개발한 연료전지는 부탄이나 프로판가스 등 값싼 가스를 연료로 쓰는 고체 산화물형 연료전지(SOFC)다. 크기도 1원짜리 동전만 해, MP3 플레이어 같은 소형 전자기기에 적용하기 쉽다. 비결은 바로 새로운 촉매제를 써 화학반응 온도를 낮춘 데 있다. 기존의 SOFC는 섭씨 1000도의 고온에서 반응하는 탓에 실용성이 떨어졌으나, 안씨가 개발한 SOFC는 섭씨 300~500도의 비교적 낮은 온도에서도 화학반응을 일으켜 전기를 발생한다. 이 연료전지는 5년쯤 뒤 휴대용 전자기기에 활용될 전망이다. 국내에선 삼성SDI와 LG화학 등이 휴대용 연료전지 개발에 박차를 가하고 있다. 삼성SDI는 이번 부탄가스를 이용한 연료전지 외에도 지난해 4월, 메탄올을 원료로 노트북을 구동할 수 있는 연료전지를 삼성종합기술원과 공동 개발하기도 했다. LG화학은 올 하반기 메탄올을 이용한 연료전지 시제품을 선보인 뒤 2007년부터 상용화에 들어가겠다는 생각이다. 연료전지는 차세대 가정용 발전 시스템으로도 각광 받고 있다. GS퓨얼셀(옛 세티)은 지난해 5월, 1KW급 초소형 가정용 연료전지를 자체 기술로 개발하는 데 성공했다. 가정용 연료전지는 도시가스를 이용해 수소를 생산하고, 이를 공기 중 산소와 반응시켜 열과 전기를 만들어낸다. 이 과정에서 열은 난방과 급탕 등에, 전기는 가정용 전원으로 활용 가능하다. 쉽게 말하면 일종의 가정용 발전소라고 보면 된다. 일반 화력발전소의 발전효율이 20%대인 반면, 가정용 연료전지는 최대 32%에 이르는 등 경제성도 뛰어나다. 크기도 75×35×100cm(가로×세로×높이)로 국내 최소형이다. 지난해에는 산자부가 추진하는 ‘3KW급 가정용 고분자 연료전지 열병합 시스템 개발’ 과제에도 참가했다. GS퓨얼셀측은 산자부와 함께 내년까지 가정용 연료전지의 실증작업을 진행한 뒤, 내후년께 일반 가정에 연료전지 시스템을 적용할 수 있을 것으로 내다보고 있다. 한국에너지기술연구원도 지난해 냉장고 크기의 5KW급 가정용 연료전지를 개발했다. “30평 아파트를 기준으로 한 가정에서 에어컨과 각종 전자제품을 동시에 사용할 경우에도 최대 전력량이 3KW 정도이므로, 5KW 급이면 두 가정이 충분히 쓸 수 있는 전기”라는 것이 연구원측의 설명이다. 한국에너지기술연구원은 현대차 투싼 연료전지차의 연료전지를 개발, 공급한 곳이기도 하다. 이 밖에 한국바스프와 대림산업, 퓨어셀파워 등은 최근 제휴를 맺고, 연료전지를 활용한 미래형 주택 보급에 함께 나서기로 했다. 연료전지를 활용해 에너지 소비량을 획기적으로 줄일 수 있는 친환경 고효율 주택 ‘3리터 하우스’를 건설, 보급하겠다는 것이다. 이를 위해 우선 오는 8월 초 대림산업 용인연수원 부지에 건평 38평의 2층 규모 주택을 착공해 12월까지 공사를 마치겠다는 생각이다. 이 사업에는 에너지관리공단 부설 신·재생에너지센터가 전체 사업비의 80%인 4억8800만원을 지원한다. 센터가 공모한 신·재생에너지 시범보급사업에 채택된 덕분이다. 센터측은 “3리터 하우스가 고유가 시대에 효율적으로 에너지를 절약하는 동시에 친환경적 주거문화를 창출할 수 있을 것”이라고 기대했다. 크기·발열·경제성 등 과제로 남아 하지만 연료전지가 대중에게 널리 보급되려면 넘어야 할 산도 많다. 가장 큰 문제는 역시 ‘경제성’이다. 벌써부터 주 연료인 수소를 어떻게 확보하느냐를 두고 논란이 분분하다. 현재로선 수소를 만들어내기 위해 화석연료나 원자력발전 등의 대규모 에너지를 사용하고 있어 경제성이 떨어진다. 배보다 배꼽이 더 큰 셈이다. 또한 친환경 연료전지를 만들기 위해 환경오염을 유발하는 석유나 원자력 등을 이용한다는 모순 또한 안고 있다. 가정용 연료전지 시스템의 경우 신뢰성 확보가 상용화의 관건으로 꼽힌다. 한두 번 실험에 성공했다고 해서 만족할 게 아니라, 수천 시간 이상을 제대로 돌아가도록 꼼꼼한 실증과정을 거쳐야 한다는 지적이다. 관련 법도 손질해야 한다. 업계 관계자는 “가정용 연료전지 시스템은 현재로선 전기안전법 등에 걸려 당장 물건이 있어도 가정에 설치할 수 없다”며 “시스템 개발 못지않게 법적 보완작업이 병행돼야 한다”고 지적했다. ‘사회적 인프라’를 갖추는 일도 빠뜨려선 안 될 과정이다. 연료전지 자동차나 가정용 연료전지 시스템을 쓰려면 주 원료인 수소를 그때그때 채워넣을 수 있는 충전소나 보급소가 곳곳에 설치돼야 한다. 현대자동차 관계자는 “충전소와 같은 사회적 인프라 구축은 개별 업체가 할 수 있는 일이 아니다”라며 “정부와의 협력이 필요한 사인이므로, 상용화 시기도 그에 맞춰 결정될 것”이라고 말했다. 대한상공회의소는 지난 5월17일 내놓은 ‘수소경제 시대에 대비한 에너지 정책방향’ 보고서에서 “30년 뒤에는 수소연료전지시장이 1500억달러(150조원) 이상이 될 것”이라고 내다봤다. 이 가운데 자동차용 연료전지시장이 1천억달러로 가장 크고, 주택용과 휴대용 시장이 각각 250억달러, 200억달러 규모가 될 전망이다. 지금의 2차전지 시장이 이때쯤이면 연간 60억달러 안팎으로 예상되는 것과 비교하면, 그 성장세가 놀라울 정도다. 최근 이산화탄소 배출량을 제한하는 교토의정서가 발효되면서 환경 문제에 대한 관심과 함께 친환경 에너지에 대한 요구도 높아지는 추세다. 고갈되는 화석에너지 자원을 대체하면서 환경친화적이고 에너지 효율도 높은 1석3조의 대안에너지. 연료전지에 대한 목마름이 한층 심해지는 또 하나의 이유다.
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