[월간수소경제 이종수 기자] 수소연료전지 전문기업 에스퓨얼셀은 지난 2014년 GS칼텍스 중앙기술연구소의 연료전지 연구개발 인력들이 스핀오프(Spin-off) 형태로 분리 설립한 기업으로, 국내 건물용 수소연료전지 시장에서 50% 이상의 점유율을 차지하고 있다. 

에스퓨얼셀은 ‘세계 최초’ 연료전지 배터리 하이브리드 시스템 개발, 수소연료전지시스템 ‘국내 최초’ 해외시장 진출, 연료전지 분야 ‘국내 최초’ KS인증 획득 및 건물용 연료전지시스템 디자인상 수상 등 연료전지 분야 최초의 타이틀을 다수 보유하고 있다.

에스퓨얼셀은 모빌리티 분야로의 사업 확장을 위해 2020년 10월 2kW급 수소연료전지 드론 개발에 성공했고, 이를 기반으로 선박·지게차 등 다양한 모빌리티 분야에 적용될 수소연료전지 파워팩의 상용화를 위한 개발에 박차를 가하고 있다.

에스퓨얼셀의 모기업인 SE그룹은 지난 3월 24일 김민석 전 기술연구소장을 에스퓨얼셀 대표이사로 선임했다. 사업 환경 변화에 능동적으로 대처하고 공격적인 사업 확대와 성장사업 강화를 위한 포석이다. 
 
“‘성장’에 초점 맞출 것”
“에스퓨얼셀의 핵심 사업인 수소연료전지 분야의 사업 확장을 통해 SE그룹이 수소사회의 새로운 선도그룹이 될 수 있는 기반을 마련하겠습니다. 무엇보다 현재의 건물용 연료전지 사업을 국내뿐만 아니라 유럽과 일본 등 해외시장으로 확대하는 데 중점을 둘 생각입니다.”

김민석 에스퓨얼셀 대표가 밝힌 포부다. 김 대표는 지난 2005년 수소연료전지 연구를 시작으로 에스퓨얼셀 기술연구소 소장 및 Q1센터장을 역임하며 제품개발, 생산, 품질관리뿐만 아니라 신규 비즈니스 모델 창출 등 수소연료전지 분야에서 많은 성과를 도출했다. 

현재 국가과학기술자문회의 에너지·환경 전문위원으로서 국가 에너지 관련 연구개발(R&D) 정책 수립에도 기여하고 있다.

“에스퓨얼셀은 코로나 때문에 2~3년간 매출이 정체되고, 에스에너지도 태양광모듈 사업의 수익률이 많이 떨어졌습니다. SE그룹 내부에서 고민 끝에 내린 결론은 우선 발전과 성장을 구분하기로 했어요. 현재 비즈니스 포트폴리오에서 매출액과 영업이익을 많이 늘리는 것을 ‘성장’, 새로운 비즈니스 모델을 개발하는 것을 ‘발전’으로 구분한 겁니다. 미래 먹을거리를 찾는 ‘발전’은 별도 조직을 만들어 그룹 차원에서 하고, 당장은 현업에서 성장에 초점을 맞추기로 했죠.” 

전희권 전 에스퓨얼셀 대표가 그룹의 ‘발전’을 담당하기 위해 SE그룹의 부사장으로 올라가고, 에스퓨얼셀 내부에서 경험과 성과가 많은 김 대표를 에스퓨얼셀의 새로운 대표이사로 선임하게 된 배경이다.  

김 대표는 ‘성장’에 초점을 맞춰 회사를 운영할 방침이다. 건물용 연료전지(PEMFC) 시장을 지속 확대하는 동시에 이를 기반으로 발전용과 SOFC 등으로 사업 포트폴리오를 확장하겠다는 것이다. 현재 진행 중인 ‘25kW급 건물용 연료전지시스템’, ‘이산화탄소 포집 연계형 저탄소 연료전지’ 등의 개발·실증 과제도 성장사업에 든다. 

물론 ‘발전’ 사업도 병행한다. 지난해 에스퓨얼셀이 60%, 에스에너지가 40%의 지분으로 설립한 연료전지 파워팩 전문기업 ‘에스모빌리티솔루션’을 통해 지게차·드론·선박 등의 수소모빌리티용 연료전지 사업을 추진하고, 수전해 등 신규 사업도 개발할 계획이다. 

이와 함께 회사 분위기를 바꾸는 데도 노력한다는 각오다.

김 대표는 “2014년에 회사가 설립된 후 2018년까지 두 배의 성장을 이어오다 최근 2~3년 동안 사업이 정체되면서 직원들이 의기소침해진 면이 있다”며 ”회사 인테리어도 환하게 바꾸고, 올해부터 행사도 많이 하려고 한다”고 말했다.  

유럽 시장 개척 성과 ‘눈앞’
김 대표는 유럽, 미국, 중국, 일본을 중심으로 해외시장 확대를 추진할 계획이다. 우선 유럽 시장 개척에 상당한 공을 들였고, 실제 성과를 눈앞에 두고 있다. 

에스퓨얼셀은 한국에너지기술평가원의 ‘2018년 하반기 에너지기술개발사업 신규지원 대상 과제’인 ‘수출목적형 건물용 연료전지시스템 현지 적용 기술개발’ 사업자로 최종 선정된 바 있다. 총 4년간 정부지원금 96억5,000만 원이 투입되는 과제다. 국내 건물용 연료전지시스템(5kW) 기술을 활용해 유럽 현지화를 진행하고 실증을 거쳐 최종적으로 유럽인증(CE)을 획득하는 것이 목표다. 

“연료전지는 특성상 가스를 이용해서 전기와 열을 생산해요. 연료전지 운영자 입장에서는 가스요금과 전기료에 민감할 수밖에 없죠. 우리나라는 연료전지를 시장경제에만 맡겨서는 운영하기가 어려운 구조예요. 가스요금이 비싸고 전기료가 싸기 때문이죠. 반대로 유럽은 가스요금이 싸고 전기료가 비쌉니다. 열도 사용할 수 있는 곳이 유럽이에요. 유럽의 건물용 연료전지 시장을 공략하기 위해 CE인증 획득과 실증을 추진 중입니다.”

지난 2020년 3월에 유럽 현지로 나가 본격적으로 인증업무와 실증사업을 진행하려 했지만 코로나19에 발목을 잡혔다. 사업이 계속 지연되다 코로나가 소강상태를 보인 2021년 7월에야 현지로 나갈 수 있었다. 

에스퓨얼셀은 이번 과제를 통해 유럽의 도시가스와 전력 환경에 맞는 연료처리장치와 전력변환장치, 유럽의 현지 건물에 적용하기 위한 열 추종 운전기법을 새롭게 개발해 체코 현지에서 실증을 이어가고 있다. 체코에 이어 덴마크, 이탈리아 등으로 실증을 넓혀갈 계획이다. 

“유럽과 한국은 전기 스펙이 약간 다른데(유럽은 230V 50Hz, 한국은 220V 60Hz), 기술적으로 충분히 해결할 수 있는 부분이라 크게 신경을 쓰지 않았어요. 그보다는 도시가스 성분이 가장 큰 문제라 할 수 있죠. 우리나라 도시가스는 해외에서 액화(LNG) 형태로 수입해서 다시 기화해서 쓰기 때문에 순도가 좋아요. 그러나 유럽은 파이프를 타고 천연가스가 들어와서 불순물도 많고 가스 질이 좋지가 않죠. 특히 유럽은 도시가스 성분 중에서 질소가 우리보다 세 배나 많아요. 도시가스 성분에 질소와 수소가 있어서 개질하면 암모니아가 나올 수 있죠. 우리나라는 도시가스에 질소가 별로 없어서 개질하면 암모니아가 거의 안 나옵니다. 유럽의 문헌을 보면 암모니아가 20ppm까지 나와요. 연료전지에 치명적이죠. 유럽에 먼저 진출한 일본 기업이 암모니아 문제로 고생을 많이 했어요. 유럽에 나가기 전에 1년 동안 암모니아를 제거하는 촉매와 개질기 운전기법을 실험해서 제작한 유럽형 5kW 연료전지시스템을 지난해 10월부터 하루 24시간 실증 운전 중입니다. 지금까지 큰 문제없이 잘 돌아가고 있죠.” 

에스퓨얼셀은 유럽 현지 실증과 함께 CE인증 획득을 위한 인증 시험용 연료전지시스템을 5월 중에 유럽에 보낼 예정이다. 오는 8월에 국내 최초로 유럽 CE인증을 취득할 것으로 예상하고 있다. 

김 대표는 “최근 러시아와 우크라이나 간 전쟁으로 인해 가스 값이 많이 올라서 걱정이기는 하지만 전쟁은 언젠가 끝날 것이기에 가스요금 인상은 일시적인 현상으로 보고 있다”라며 “우선 유럽 내 에이전트 몇 곳을 선정해 영업 마케팅을 진행 중이다. 판매량이 수백 대로 늘어나면 유럽 내에 지사를 설립할 계획”이라고 밝혔다.  

에스퓨얼셀은 CE인증을 바탕으로 유럽의 건물용 연료전지 시장에서 2030년까지 약 2,500억 원의 매출을 목표로 하고 있다. 이는 2030년 유럽 시장의 약 10%에 해당한다. 

김 대표는 “유럽의 건물용 연료전지 시장은 이제 막 발아한 초기단계”라며 “이번 CE인증을 시작으로 유럽 건물용 연료전지 시장의 선두가 될 수 있도록 노력하겠다”고 말했다. 

에스퓨얼셀은 중국 대련화성과일신에너지유한공사와 합작법인을 설립해 지난 2020년 3월 중국에 건물용 연료전지를 처음으로 수출한 바 있다. 이를 계기로 중국 굴지의 에너지 기업과 협력해 중국형 건물용 수소연료전지를 개발하고, 중국 전역으로 연료전지 사업을 확대할 방침이었다. 그러나 예상과 달리 중국이 건물용 연료전지 보급정책에 강력한 드리이브를 걸지 않고 있어 현재 중국 사업은 숨 고르기에 들어간 상황이다.  

“중국 최대 석유화학 국유기업인 중국석유화공그룹(시노펙)이 연료전지에 상당한 관심을 갖고 있습니다. 시노펙은 중국 내에서 석유·가스 시추 사이트를 보유한 회사를 2,000개 정도 가지고 있어요. 사이트가 오지에 많은데 디젤 발전을 주로 씁니다. 중국 정부가 디젤 발전 규제에 들어가면서 독립전원으로 연료전지를 설치하는 방안이 있죠. 한 곳당 50kW 이하여서 우리 회사에도 적합해요. 또 사이트가 있는 곳이 대부분 추운 북방지역이라 연료전지로 생산한 열을 활용할 수 있죠. 하지만 중국 정부가 정책을 강하게 추진하지 않고 있어서 아직 건물용 연료전지 시장이 열리지 않고 있습니다. 중국도 2년간 코로나 때문에 사업 추진이 힘든 여건이기도 했고요.”

김 대표는 일본의 경우 상업용(비상전원용) 시장에 초점을 맞추고 사업을 모색 중이다. 한전 전력연구원과 함께 세계 최초로 개발한 ‘연료전지-배터리 하이브리드 시스템’으로 일본 시장을 공략한다는 계획이다. 

미국은 재생에너지 간헐성 문제를 해결하기 위한 대안으로 에너지저장시스템 시장을 눈여겨보고 있지만, 아직은 사업 여건이 안 된다고 보고 보류 중인 상황이다. 여건이 갖춰지는 대로 미국 시장 공략에도 나설 방침이다.  
 
성장사업 본격화
에스퓨얼셀은 지난해 12월 세계 최초로 ‘이산화탄소 포집 연계형 저탄소 연료전지’ 개발에 나선다고 밝힌 바 있다. 산업부의 제2차 에너지기술개발사업 과제인 ‘탄소중립 실현을 위한 CO2 포집 연계형 저탄소 건물용 개질기 기술개발’ 과제에 선정된 것이다. 

“화석연료(도시가스)를 사용하는 그레이수소 때문에 연료전지가 공격을 많이 받습니다. 물론 연료전지가 다른 전원보다 발전효율이 좋아 동일한 전기를 생산할 때 발생하는 이산화탄소는 더 적지만 그래도 이산화탄소가 나오니까 연료전지에 탄소포집 기술을 적용하는 과제를 기획해서 우리 회사가 선정된 것이죠. 이번 과제를 통해 그레이수소에서 블루수소로 변환하는 ‘연료전지 탈탄소화’ 기술을 확보할 겁니다. 울산 스마트팜과 연계할 계획이에요.”

에스퓨얼셀은 5월 중에 울산도시공사, 롯데건설과 업무협약을 맺을 예정이다. 탄소포집 연계 연료전지를 개발한 후 울산에서 실증에 들어간다. 요즘 아파트 건설의 이슈 중 하나가 공용시설에 농장을 만드는 것인데, 텃밭이 아닌 대형 냉장고 크기의 도시형 스마트팜이 뜨고 있다. 개발한 이산화탄소 포집 연계 연료전지를 활용해 아파트의 전기와 열(온수)을 공급하고, 포집한 이산화탄소는 스마트팜의 식물성장용으로 공급한다는 계획이다. 

에스퓨얼셀은 내구성을 강화한 신형 개질기와 기술을 고도화한 신형 버너, CO2 포집기를 장착한 이산화탄소 포집 연계 연료전지시스템을 개발해 시장에 공급할 계획이다.
 

또한 에스퓨얼셀은 한국에너지기술평가원의 ‘2020년 상반기 에너지기술개발사업’인 ‘25kW급 건물용 연료전지시스템 개발·실증’ 과제에 최종 선정된 바 있다. 

김 대표는 “건물용 연료전지의 단점은 가격이 높다는 점이다. 가격을 낮추려면 하나의 유닛을 크게 만들면 된다. 예를 들어 5kW짜리 유닛 5대를 설치하는 것보다 25kW짜리 1대를 설치하는 게 당연히 싸다. 그래서 모든 연료전지 회사들이 이번 과제에 큰 관심을 보였다”고 말했다. 

실제 건물용 연료전지를 보급 중인 두산 컨소시엄과 범한산업 컨소시엄도 이번 과제의 수주 경쟁에 뛰어들었지만 에스퓨얼셀이 최종 사업자로 선정된 것이다. 정부 지원금만 100억 원에 이른다. 이번 과제에 선정되지 않더라도 자체 투자로 개발에 나설 생각이었다는 게 김 대표의 말이다. 25kW급이 시장에서 선풍적인 인기를 끌 효자상품이 될 수 있을 것으로 보기 때문이다.  

이 과제를 통해 개발되는 25kW급 연료전지는 전기효율 40%, 종합효율 94%, 내구성 4만 시간 등 도시가스를 사용하는 PEMFC 중 세계 최고 수준의 성능을 목표로 한다. 

김 대표는 “25kW 연료전지 개발의 핵심은 개질기”라며 “프로토타입 3번까지 개발이 되어서 내년에는 현장 실증에 들어갈 것으로 보인다. 대전에 있는 철도공사 차량기지에 설치해 실증을 진행할 예정”이라고 밝혔다. 

제품 개발에 성공하면 기존에 양산되는 최대 10kW급 연료전지를 대체할 차세대 연료전지로서 높은 성능과 원가 경쟁력을 확보해 향후 건물용 연료전지 시장의 주력제품이 될 것으로 기대하고 있다. 

건물용 시장뿐만 아니라 순수수소 발전사업, 온사이트 리포밍(on-site reforming) 수소충전소 시장 등 다양한 비즈니스 모델에 대응할 수 있을 것으로 예상하고 있다.

에스퓨얼셀은 자체 기술로 순수수소용 발전용 PEMFC 시스템을 개발한 적이 있다. 한국서부발전의 태안 IGFC 시험용으로 100kW를 납품했다. 

김 대표는 “지금은 아직 순수수소용 연료전지 시장이 없는 상황”이라며 “순수수소용 연료전지는 PEMFC, PAFC, SOFC 등의 종류에 상관없이 효율이 비슷해 결국 가격과 기본 특성 경쟁이 될 것이다. 특성 면에서는 PEMFC가 가장 우수하고 가격 경쟁력도 있다. 순수수소 연료전지 시장이 열릴 것에 대비해 계속 기술을 높여 나가고 있다”고 했다.

포트폴리오 확대 차원에서 SOFC 개발도 추진 중이다. 

김 대표는 “사실 내부적으로 2016년부터 SOFC 개발을 준비했다. 대기업처럼 처음부터 다 할 순 없어서 핵심인 스택을 외부에서 사와 시스템을 제작하는 방식으로 개발하기 위해 스택을 공급해줄 수 있는 기업 몇 곳을 찾았는데 도중에 무산됐다”라며 “현재 국내 한 기업으로부터 스택을 공급받기 위한 협의를 진행 중”이라고 밝혔다.   
 
모빌리티용 연료전지 사업 추진 
에스퓨얼셀은 지난해 8월 연료전지 파워팩 전문기업인 ‘에스모빌리티솔루션’을 신규 설립해 수소모빌리티용 연료전지 사업에도 진출했다. 지난 2020년 드론용 파워팩 개발을 시작으로 지게차, 선박 등 연료전지 파워팩 개발을 추진하고 있다. 현재는 현대건설기계와 함께 수소지게차 개발에 집중하고 있다. 

“모빌리티용 연료전지는 결국 배터리와의 경쟁입니다. 대형 배터리가 들어가는 모든 어플리케이션에는 연료전지도 들어갈 수 있죠. 드론, 지게차, 기차, 선박 등이 타깃 시장입니다. 그래서 먼저 수소연료전지 드론을 개발해 실제로 띄워봤어요. 수소드론 개발은 체공시간에 초점을 맞췄어요. 그런데 운전(체공) 시간도 중요하지만 페이로드도 상당히 중요하다는 것을 알게 됐습니다. 예를 들어 1kg짜리 물건을 들고 5시간을 비행하는 드론보다는 10kg짜리 물건을 들고 1시간을 나는 드론의 수요가 더 많아요. 결국 페이로드를 늘리기 위해서는 드론 자체의 설계가 중요합니다. 이러한 이유로 아직은 수소드론 시장이 크게 보이지 않고 있어 현재는 수소지게차에 집중하고 있는 상태죠. 수소지게차 시제품이 나온 상태이고, 이동형 연료전지에 대한 검사기준이 있어서 현재 한국가스안전공사의 검사를 진행하고 있습니다. 올해 말에는 인증도 받을 수 있을 것으로 예상하고 있어요.”
 

연료전지 디자인에 ‘심혈’
김 대표는 연료전지 디자인에 상당히 공을 들이고 있다. 발전·산업기기의 강인한 디자인에서 벗어난 감각적이고 심플한 디자인을 통해 연료전지가 주로 설치되는 지하공간을 열린 공간으로 변화시켜 공간 활용성과 작업 안정성을 높이겠다는 것이다. 또 아직 생소한 분야인 연료전지가 소비자에게 친숙하게 다가갈 수 있도록 하기 위함이다.  

이러한 노력의 결과로 에스퓨얼셀의 연료전지시스템 ‘ECOGENER’는 ‘2020 우수디자인(GD)’에 선정된 데 이어 지난해 신제품 KS인증을 획득하고 ‘2021 우수디자인’에도 선정되어 2년 연속 우수디자인상을 받았다. 

김 대표는 “에스퓨얼셀은 20년 이상의 축적된 연구개발 역량과 노하우를 통해 수소연료전지 분야에서 독자적인 기술력을 보유하고 있고, 국내외 수소연료전지 분야 최초 개발 사례를 통해 수소경제 선도기업으로 자리매김하고 있다”라며 “차별화된 기술력과 디자인을 바탕으로 연료전지 시장을 확대하고 수소경제 활성화에 이바지하겠다”고 말했다.