[신송희 기자] 시노펙스가 국내 최초로 불소계 수소차 연료전지 분리막 국산화에 나섰다.
시노펙스(대표이사 손경익)는 26일 서울 여의도에서 기자간담회를 열고 2015년 에너지기술개발사업의 자동차 연료전지용 과불소계 술폰산 이오노머-PTFE 강화막 국산화 과제의 주관기업으로 선정됐다고 밝혔다.
시노펙스가 주관하는 자동차 연료전지 과제는 총 46억원 규모로 3년간 국내 최초로 불소계 소재를 기반으로 수소차 연료전지 분리막을 개발하는 국책과제 이다.
시노펙스는 고부가가치 미래 유망사업인 수소차 연료전지 분리막의 조속한 국산화를 위해 국내 불소계 분리막 분야의 최고 기술력을 보유하고 있는 기업, 연구기관, 대학교와 컨소시엄을 구축하며, 국책과제를 수행 적극적으로 나섰다.
시노펙스가 주관하는 불소계 연료전지 국산화 과제 컨소시엄은 국내 유일의 PTFE 소재를 확보하고 있는 코멤텍과 국내 최고의 불소계 소재 연구기관인 한국화학연구원, 다양한 연료전지용 소재 개발을 진행한 한국과학기술연구원, 연료전지 분리막의 특성연구를 담당하는 단국대학교와 상명대학교로 이루어져 있다.
수소차용 연료전지 분리막은 세계경제포럼(WEF)에서 2015년 떠오르는 10대 기술 중 하나로 선정된 수소자동차의 핵심부품으로 불소계 소재인 이오노머와 PTFE로 구성된 분리막(강화막)으로 연료(수소)와 산화제(공기)가 섞이지 않도록 분리하고 연료극에서 생성하는 수소이온을 공기극까지 운반하여 전기를 생산하게 하는 연료전지의 핵심 소재이다.
현재 수소차 및 가정용 연료전지 분리막은 우수한 기계적, 화학적 특성을 보유하고 있는 고내구성 불소계 분리막이 적용되고 있다. 전 세계적으로 PTFE 다공성막을 생산하는 Gore사가 시장을 독점적으로 주도하고 있는 가운데 국내 수소차 및 연료전지 관련 산업 경쟁력 강화를 위해 불소계 분리막 국산화 필요성이 날로 증대되고 있는 실정이다.
그 동안 연료전지 분리막 국산화를 위해 부분불소계, 탄화수소계 소재를 적용해 많은 기업들이 개발에 나섰지만, 연료전지에 적합한 기계적, 화학적 특성을 만족시키지 못해 상용화에 이르지 못했다.
그러나 시노펙스는 연료전지의 전기화학반응을 위해 수소이온만을 선택적으로 통과시키는 과불소계 술폰화 이오노머를 PTFE 기반의 다공성 보강막에 함침시켜 분리막을 제조하는 것으로 국내 최초로 불소계 연료전지 분리막 상용화를 진행중이다.
특히, 시노펙스가 주관하는 연료전지 분리막 국산화 과제 컨소시엄은 연료전지 분리막의 핵심소재인 이오노머, PTFE 소재의 국산화와 대량생산이 가능한 Roll-to-Roll 공법을 적용한 분리막 제조 기술에 이르기까지 수소 연료전지 분리막 소재부터 양산기술을 모두 국산화해 연료전지 분리막 시장을 독점하고 있는 미국 Gore사의 나피온(Nafion)과 동일한 수준의 성능과 최대 50% 저렴한 가격 경쟁력을 확보하겠다는 전략이다.
최근 자동차 산업은 연비강화, 유해물질 배출 금지 등 각종 규제가 강화되고 있는 가운데 수소차가 그 대안으로 부각되고 있다. 현대차는 ‘투싼’, 일본 Toyota는 ‘미라이’의 수소 연료전지 자동차를 출시해 본격적으로 형성되고 있는 수소차 시장을 주도하고 있다.
수소차 시장이 본격화 되면서 수소차 핵심부품인 연료전지 분리막에 대한 국내외적 관심은 매우 높아지고 있는 상황이다. 국내의 경우 수소차 연료전지 분리막은 전량 수입에 의존하고 있는 실정으로 관련 업계 및 학계는 시노펙스의 불소계 수소 연료전지 분리막 국산화에 이목이 집중되고 있다.
수소차에서 전기를 생산해 내연기관 자동차의 엔진과 같은 역할을하는 연료전지스텍은 차량가격의 60%를 차지하고 있다. 또한, 연료전지 가격의 15%는 불소계 분리막의 가격으로 총 차량가액의 9%다. 차량가액을 5,000만원 기준으로 약 450만원의 분리막이 적용된 것이다.
시장 조사기관인 프로스트 앤 설리반의 2014년 발표 자료에 따르면, 2022년 수소연료전지 자동차 생산량은 전 세계 자동차 시장의 2%인 연간 25만 대로 전망하고 있고 수소차용 분리막 시장 규모는 1조1천억원으로 추정하고 있다.
특히, 시노펙스는 수소차 연료전지 분리막 국산화를 통해 신성장동력을 확보는 물론 세계적인 분리막(멤브레인) 전문기업으로 도약 한다는 계획이다. 이에 따라 공격적인 투자를 진행하며, 수소차 연료전지 분리막 사업의 역량을 강화하고 있다.
시노펙스는 수소차 연료전지 분리막 국산화를 위해 지난 3월 국내 유일의 PTFE 소재 기술을 확보하고 있는 코멤텍과 사업제휴 및 투자를 완료했다. 지난 6월 24일에는 단국대학교와 이오노머 분산액 제조 기술 이전 협약 체결로 연료전지 분리막 핵심소재인 PTFE, 이오노머 기술을 모두 확보하는 등 수소차 분리막 개발에 총력을 다하고 있다.
시노펙스의 불소계 분리막은 수소연료전지 자동차 이외 휴대 및 가정용 고분자전해질연료전지, 대용량에너지저장(ESS), 이차전지 분리막, 수처리 등 다양한 분야에 적용이 가능해 이를 지속적으로 확대할 계획이다. 아울러 대용량 에너지 저장장치(ESS)에 적용되는 분리막 시장도 함께 공략하겠다는 방침이다.
세계적으로 친환경 발전과 더불어 전력을 저장했다가 전력이 필요한 시기에 공급해 효율적으로 에너지를 관리하는 ‘에너지 저장’ 기술인 2차 전지가 주목 받고 있는 상황이다.
전세계 ESS 시장이 2013년 16조원에서 2020년 58조원 규모로 연평균 53%의 폭발적인 성장세를 지속중이다. 현재 리튬이온전지, 납축전지, 레독스 흐름전지(RFB, Redox Flow Battery)가 주로 사용되고 있으나, 2020년에는 에너지 저장 기간이 길면서 유지보수 비용이 저렴한 장점을 보유하고 있는 레독스 흐름전지가 시장을 주도할 전망이다.
레독스 흐름전지는 불소계 불리막을 이용해 전기에너지를 전해액의 화학적 에너지로 저장시키는 전기화학적 축전장치다. 상온에서 작동이 가능하며, 안정성은 물론 20년 이상 사용이 가능하고 납 등의 유해물질이 사용되지 않아 차세대 에너지 저장장치로 각광을 받고 있다.
시노펙스 정민재 사장은 “시노펙스가 국내 최초로 불소계 연료전지 분리막 개발 과제의 수행을 뜻 깊게 생각한다”며 “불소계 연료전지 분리막의 조속한 국산화를 통해 미래 국부산업인 수소차를 비롯한 국내 수소관련 산업 경쟁력에 향상에 기여하고 세계적인 분리막 전문기업으로 도약하는 계기를 마련하겠다”고 포부를 밝혔다.
시노펙스는 2016년 이오노머 분산액 100억원을 시작으로 2017년 부터는 수소 연료전지 분리막의 매출이 본격화 되면서 2017년 300억 2020년에는 1000억원의 매출이 발생될 것으로 전망하고 있다.
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