[월간수소경제 이종수 기자] 스타트업은 설립한 지 오래되지 않은 신생 벤처기업을 뜻하는 미국 실리콘밸리의 용어로, 1990년대 후반 ‘닷컴 버블’로 창업 붐이 일었을 때 생겨난 신조어다. 정부가 적극적으로 수소경제 활성화 정책을 추진하고 있는 만큼 앞으로 수소경제 분야에서 창업하는 스타트업이 많이 생겨날 것으로 보인다. 

정부는 ‘제1차 수소경제위원회’에서 의결된 ‘수소산업 생태계 경쟁력 강화 방안’을 통해 수소 분야 창업 지원 계획을 밝혔다. ‘지식재산 스타트업 경진대회’에서 올해 처음으로 수소 분야를 신설해 엘프시스템, 윈테크에너지, 테라릭스 등 3개 기업을 수소 분야 유망 지식재산 창업기업으로 선정했다. 

정부의 스타트업 정책 방향

현재 스타트업 주관 부처는 중소벤처기업부이다. 문재인 정부 출범과 함께 국내 경제의 중심을 중소·벤처·소상공인으로 전환하기 위해 2017년 7월에 ‘중소벤처기업부’를 신설했다. 1960년 상공부 중소기업과로 출발한 지 57년, 중소기업청이 개청한 지 21년 만의 일이었다.

중소벤처기업부는 중소·벤처·소상공인에 대한 체계적인 육성을 위해 중소기업기본법 개정을 통해 ‘중소기업 육성에 관한 종합계획’ 수립 근거를 마련하고, 지난해 9월 중기부 2기 차원의 ‘중소기업 육성 종합계획(2020~2022년)’을 발표했다.  

중기부는 이번 계획을 통해 비대면·디지털·그린뉴딜 등 유망 분야 벤처·스타트업 육성을 위해 ‘스마트 대한민국 펀드’ 조성, ‘K-비대면 글로벌 혁신벤처 100 프로젝트’, 아기유니콘 → 예비유니콘 → 유니콘기업으로 육성하는 ‘K-유니콘 프로젝트’, 시스템반도체, 바이오헬스, 미래차 등 3대 신산업의 성장 잠재력을 갖춘 창업·벤처기업 250개 집중 육성, 그린뉴딜 유망기업 100개 육성, 그린 스타트업 타운 등 혁신벤처·스타트업 육성기반 확충 등 다양한 과제를 추진하고 있다.  

중기부는 특허청과 함께 지난 2019년부터 수소산업, 에너지신산업, 탄소복합소재 등 5개 분야  스타트업에 대한 ‘기업군 공통핵심기술 IP-R&D’도 지원하고 있다. 해외 선도기업 특허 분석을 통해 스타트업에 신기술에 관한 다양한 정보를 제공하는 한편 활용할 수 있는 특허기술 풀을 구축해 후발주자의 제품개발전략을 지원하고, 유망 R&D 과제도 도출하는 제도이다. 유망 R&D 과제들에 대해서는 중기부 R&D 자금을 지원하고 있다.    

특히 지난해 7월 1일 ‘제1차 수소경제위원회’에서 의결된 ‘수소산업 생태계 경쟁력 강화 방안’에 따르면 정부는 창업박람회・설명회와 정보 공유 플랫폼을 통해 예비창업자들의 진입장벽을 완화하고 성공적인 창업을 뒷받침할 계획이다. 

먼저 ‘수소 창업박람회’(수소진흥전담기관 주관), ‘찾아가는 창업설명회’(대학교 연구실 대상) 등을 정기 개최해 창업 성공사례 소개, 창업 프로세스 교육, 자금지원책 및 투자유치 방안 제시 등을 통해 대중의 창업 관심도를 제고한다는 것이다. 

또한 수소 전문기업과의 공동 R&D와 신뢰성 검증을 통해 시장성 있는 기술의 확보를 지원해 향후 제품 구매 및 판로를 제공하는 한편 기술보증기금의 기술거래 플랫폼인 테크브릿지(Tech-Bridge)를 활용해 수소 관련 대학 연구원 보유기술의 이전 및 상용화 지원 등을 추진한다는 계획이다. 

특히 산업부・중기부 등 부처 간 협력을 통해 ‘스타트업 → 수소 전문기업 → 월드클래스플러스 기업’으로 성장할 수 있도록 지원한다는 방침이다. 중기부는 창업, 산업부는 수출, 금융, 지재권, 인력 등을 각각 지원할 계획이다. 

산업부는 특허청, 한국발명진흥회, 신용보증기금, 수소융합얼라이언스, 울산경제자유구역청 등과 함께 수소기술 분야에서 유망한 지식재산권을 가진 예비창업자와 창업 7년 이하 스타트업을 발굴·육성하기 위해 지난 4월 1일부터 5월 31일까지 ‘제2회 지식재산 스타트업 경진대회’를 개최한 바 있다. 이번 경진대회에는 수소기술 분야에서 유망한 지식재산권을 가진 예비창업자와 창업 7년 이하 스타트업을 발굴·육성하기 위해 처음으로 수소 분야를 신설했다. 

수소 분야 최우수상(산업부장관상)에 ‘모빌리티 수소연료전지 스택용 금속분리판 제조 시스템’을 개발한 ㈜엘프시스템, 우수상(특허청장상)에는 ‘마이크로웨이브 스팀 플라즈마를 활용한 수소생산기술’을 개발한 ㈜윈테크에너지, 장려상(H2KOREA회장상)에는 ‘수소연료전지 파워팩’을 개발한 테라릭스㈜가 각각 선정됐다.  

산업부와 특허청은 지난 10월 28일 이번 경진대회 수상팀을 대상으로 ‘투자유치설명회’를 개최했다. 

산업부는 특허청, 협력기관과 함께 전문가 기술 컨설팅, 상용화 지원, 신용보증 등 다양한 창업·사업화 후속 지원을 제공할 예정이다.

산업부 관계자는 “이번 경진대회는 올해 부처 간 협업으로 탄소중립 시대 주목받는 수소 분야의 유망한 지식재산 창업기업을 발굴하고 육성하는 발판을 마련했다는 데 큰 의미가 있다”라며 “지식재산 창업기업들이 미래 신산업의 주역으로 성장해 나가도록 다양한 민관협력 지원을 확대하겠다”고 밝혔다.

수소 분야 유망 지식재산 창업기업

엘프시스템_  모빌리티용 연료전지 금속분리판 제조

엘프시스템(대표 정병수)은 ‘레이저 용접’이라는 뿌리기술을 바탕으로 한 ‘레이저 용접 자동화 장비’와 ‘수소연료전지 스택 및 부품’의 연구개발을 주력으로 2016년 11월에 창업했다.

엘프시스템은 8대의 레이저 용접 설비를 자체적으로 갖추고 있으며, 이 시설들을 활용해 고객이 필요로 하는 레이저 용접 기술을 개발, ‘레이저 용접 자동화 장비’를 납품하고 있다. 매출 고객의 60~70%가 기존 고객들의 재발주 물량을 차지할 정도로 고객의 만족도가 매우 높다.

이러한 레이저 용접 자동화 설비 기술과 4축 직동식 서보 프레스 기술을 활용해 생산 공정 시간을 단축할 수 있는 수소연료전지 스택의 셀 제작 기술을 개발했다.  

이 회사에 따르면 현재 수소연료전지 스택의 부품인 금속분리판 셀은 ‘Anode plate’와 ‘Cathode plate’를 개별로 생산해 밀봉하는 공정을 거친다. 이러한 제조방법은 생산속도와 원가 측면에서 미흡한 부분이 많다.

엘프시스템의 ‘모빌리티 연료전지 스택용 금속분리판 제조 시스템’은 박판 롤의 원소재를 연속으로 공급해 성형·검사·용접 등의 공정으로 금속분리판을 제조하는 일괄 자동화 장비이다. 1대의 프레스에서 ‘Anode plate’와 ‘Cathode plate’를 동시에 양방향으로 성형할 수 있다. 이를 위해 일본 H사와 공동으로 600톤급 초정밀 4축 직동식 서보 프레스를 개발했다.  

이러한 일괄 자동화 장비는 생산 공정을 획기적으로 단축해 기존 금속분리판 제조장비 대비 생산성을 증대시켜 대외 경쟁력을 갖출 수 있다.

엘프시스템은 이 장비의 핵심기술 2가지에 대해 국내 특허등록을 완료한 데 이어 해외(미국・유럽) 특허출원을 진행하고 있다.

또한 엘프시스템은 수소연료전지 분리판 및 박판용 레이저 용접 지그 시스템, 연료전지용 분리판의 제조설비 및 제조방법 등 연료전지용 금속분리판 개발과 관련한 다수의 특허를 보유하고 있다. 현재 차량용 수소연료전지 금속분리판 개발과 관련한 정부 R&D 과제를 진행하고 있다. 이미 MCFC용 5kW~125kW급 스택과 구성품을 개발한 이후 PEMFC용 분리판 및 구성품, SOFC용 단전지, 50kW 이하급 스택, 구성품 등을 개발 중이다.  

엘프시스템은 창원시 성산구 일원에 수소연료전지 부품 생산을 위한 공장을 건설 중으로, 올해 12월 완공할 예정이다.  

윈테크에너지_  스팀 플라즈마 활용 수소생산

2015년 설립된 윈테크에너지(대표 박정철)는 수소생산 분야 전문기업으로, ‘스팀 플라즈마 공법’의 수소생산 기술을 독자적으로 개발했다. 

현재 수소를 생산하는 가장 보편화된 기술은 천연가스를 고온·고압의 SMR(Steam Methane Reforming) 공법을 활용해 수소를 추출하는 방식이다. 그러나 이 방식은 고가의 원료(천연가스)를 사용하고 수소를 추출하는 과정에서 이산화탄소가 발생하는 문제점이 있다. 수소제조 가격 경쟁력과 친환경적 특성을 갖춘 공정이 필요한 이유다. 

이에 따라 윈테크에너지는 정부 R&D 과제를 통해 스팀 플라즈마를 이용해 폐플라스틱, 폐유, 타르 등에서 수소를 생산하는 기술을 개발하게 됐다.   

물을 끓이면 고온의 스팀(수증기)이 발생하는데, 이러한 스팀에 마이크로웨이브(전자파)를 쏘면 순간적으로 스팀이 플라즈마 상태로 전환하면서 수소와 산소로 분리된다. 이때 가스화기 내에서 플라즈마 상태의 산소는 공급된 잔사유가 가지고 있는 탄소와 반응해 72%의 일산화탄소(CO)와 수소(H2)가 혼합된 합성가스를 생산하고, 후속 공정에서 분리・정제해 최종적으로 수소와 일산화탄소가 생산되는 원리다. 

윈테크에너지에 따르면 이 기술은 마이크로웨이브 분해 반응 속도가 기존 열분해보다 매우 빠르고, 별도의 촉매가 필요하지 않아 유지비 감소와 함께 폐기물 활용에 적합하다. 또 기존 가스화기는 고압인 데 반해 마이크로웨이브 가스화기는 상압에서 운전하기에 안전하다. 마이크로웨이브로 입사전력을 80%까지 늘려 기존 열분해보다 효율성도 높다. 타르나 잔사유와 같은 저가의 원료를 사용하기에 제조단가가 낮고 친환경적이다. 

윈테크에너지의 스팀 플라즈마 기술을 활용하면 현재 kg당 8,000원 수준인 수소 판매가격을 4,500원으로 절반 가까이 낮출 수 있다. 수소 1kg당 이산화탄소 배출량도 CCS 기술을 적용하면 기존 SMR 공법(6.90kg)보다 훨씬 낮은 0.13kg에 불과하다.  

윈테크에너지는 스팀 플라즈마 수소생산기술을 활용해 이르면 2023년부터 GS칼텍스에 15년간 수소를 공급하는 계약을 체결했다. 내년 초 GS칼텍스 여수공장 인근에서 수소 생산공장을 착공할 예정이다. GS칼텍스는 공급받은 수소로 중질유를 분해해 휘발유를 만들게 된다. 

윈테크에너지는 전국 대도시 인근에서 분산형 수소생산・충전 사업도 추진할 계획이다. 원료수송 트레일러로 잔사유를 운송해 현지 저장탱크에 공급한 후 마이크로웨이브 스팀 플라즈마를 이용해 수소를 생산하는 방식이다.    

현재 지자체와 함께 폐플라스틱을 활용한 수소생산도 추진 중이다. 또 인도네시아, 캐나다, 쿠웨이트 등 해외 시장 진출도 협의 중이다. 

테라릭스_  수소연료전지 파워팩 전문기업

테라릭스(대표 김태영)는 2019년 7월에 설립된 수소연료전지 파워팩 개발 전문기업이다. 

회사 설립 이후 38억 원의 시리즈 A 투자유치와 총 48억의 정부 R&D 과제 수행을 통해 4건의 특허등록과 20건의 국내 특허출원을 완료했다. 

테라릭스는 ‘HYCUS’라는 브랜드명을 가진 연료전지 파워팩을 개발하고 있다. HYCUS는 ‘Hydrogen Changes US’로 ‘수소가 우리가 사는 세상을 바꾼다’는 의미를 내포하고 있다.  

테라릭스는 연료전지 파워팩의 가장 핵심이 되는 스택을 직접 설계하는 동시에 50μm 두께의 금속분리판을 기반으로 스택까지 제작하고 있다.   

공랭식 연료전지 파워팩의 스택은 기존 ‘Open-cathode’ 방식의 단점을 극복하기 위해 수랭식 구조와 같은 ‘Closed-cathode’ 방식으로 제작하고 있다. 이러한 스택 구현을 위해 필연적으로 증가하는 무게를 줄이기 위해 분리판 두께를 줄이고 티타늄 기반의 금속분리판을 채택하고 있다. 

이러한 공랭식 스택 기술을 기반으로 정격 출력 3kW급 이하의 연료전지 파워팩을 개발하고 있다. 정격 출력 1.5kW급 ‘HYCUS X1’ 모델과 정격 출력 3kW급 ‘HYCUS X3’ 모델을 개발하고, 이를 상업화하기 위한 단계를 밟고 있다. ‘HYCUS X1’ 모델은 올해 12월, ‘HYCUS X3’ 모델은 2022년 4월에 출시할 예정이다.   

수랭식 연료전지 파워팩의 스택은 셀 피치를 1.14mm 수준으로 구현했으며, 모빌리티・발전용 연료전지 분야에 적용할 수 있도록 정격 출력 10kW급 ‘HYCUS X10’ 모델과 정격 출력 30kW급 ‘HYCUS X30’ 모델 개발을 진행하고 있다. 2022년 하반기에 이들 제품을 출시한다는 목표로 인증을 준비 중이다.   

테라릭스는 지속적인 연구개발을 위해 2022년 11월부터 120억 원 규모의 시리즈 B 투자유치를 진행할 예정이다. 이를 통해 모빌리티・발전용 연료전지 분야에서 더욱 고도화된 성능과 내구성을 갖춘 제품을 개발한다는 계획이다.