현대자동차가 현대모비스의 수소사업을 넘겨받는다. 현대차그룹의 수소 사업 역량을 한 곳에 모으고 현대모비스는 전동화 부품 경쟁력을 키우는데 집중하겠다는 전략으로 풀이된다.
30일 자동차 업계에 따르면 현대차그룹은 현대모비스의 수소연료전지 사업을 현대차로 이관하는 작업을 검토 중이다.
현대모비스는 충주공장에서 현대차의 수소차에 탑재되는 수소연료전지의 핵심 부품인 스택과 수소연료전지 시스템을 생산해왔다. 스택은 수소와 산소를 결합해 전기를 발생시키는 수소전기차의 핵심부품이다. 충주에서 생산한 연료전지를 현대차 울산공장의 수소차 생산에 투입하는 구조다.
이번 이관 작업은 미래 핵심 친환경 에너지원으로 꼽히는 수소 분야의 연구개발 역량을 결집하겠다는 의지다. 1998년 수소차 개발에 뛰어든 현대차는 세계 1위로 수소차 시장 선도하고 있다. 올해 북미 시장에 수소트랙터를 공개하고 오는 2025년 수소차 '넥쏘'의 후속 모델 출시할 예정이다. 글로벌 수소차 전체 판매량이 잠시 주춤한 현 상황에서도 수소사업 투자와 사업 다각화를 꾀하고 있다.
정의선 현대자동차그룹 회장이 지난 1월 3일 오전 경기 화성시 남양읍 현대차·기아 기술연구소 대강당에서 열린 2023년 현대차그룹 신년회에서 신년사를 하고 있다. /사진=뉴스1
현대모비스는 수소 사업을 이관하는 대신 전동화 부품 개발과 생산에 주력하겠다는 포석이다. 내연기관차에서 전기차로 산업 환경이 변화하면서 부품산업에서도 전동화 시대의 입지를 확보하는 게 최우선 과제가 됐다.
현대모비스의 올해 상반기 현대차·기아 매출 비중은 각각 44.0%, 35.6%로 거의 80%에 달한다. 단일 완성차 업체에 종속된 구조로는 부품 계열사가 생존하기 어렵다는 점에서 현대모비스는 현대차·기아에 대한 의존도를 낮추고 판매처 다변화 전략을 꾀하고 있다.
전동화 물량 증가하면서 사업 매출은 증가세다. 현대모비스의 전동화 사업 매출은 올해 2분기 3조7440억원으로 전년 같은 기간 2조1010억원과 비교해 78.2% 늘었다. 대구공장에서 PE시스템(동력전달시스템)과 제어기를, 울산공장에서 배터리시스템(BSA) 등 전동화 주요 부품을 생산한다.
해외 현지 생산 시설 확보에도 속도를 내고 있다. 현재 한국, 중국, 체코에서 배터리 시스템 생산설비를 가동 중이고 미국, 인도네시아 등에서는 전동화 생산 거점을 구축 중이다. 또 연내 이사회 승인을 받아 스페인에 있는 폭스바겐 공장 주변에 신규 생산 거점을 마련할 계획이다.
현대차그룹 관계자는 "수소사업 이관 결정은 그룹 차원에서 사업을 집중하고 통합하는 게 더 낫다는 판단 아래 이뤄졌다"며 "현재 이관 작업 절차의 초기 단계로 구체적인 방안에 대해선 계속 검토를 진행 중"이라고 밝혔다.
지난 6월 8kW SOFC 시스템의 57.78%로 연료전지 최고 효율을 경신했던 ㈜미코파워(대표 하태형)가 연료재순환(AOGR; Anode off-gas Recycle) 기술을 적용한 고효율형으로 한국가스안전공사 설계단계검사에 63.3%의 효율로 합격했다고 30일 밝혔다.
기존 기록을 경신한 제품보다 효율을 한층 높인 이 수치는 국내 연료전지를 넘어 글로벌 수준이라고 업체 관계자는 말했다.
이번 최고 수준의 고효율 시스템은 연료 재순환을 통해 잔여한 에너지까지 낭비되지 않도록 숨어있는 효율까지 끌어낸 것이 핵심 포인트다. 또한 전류 흐름에 따른 에너지 손실을 최소화하고 스택 모듈화 기술의 업그레이드로 균일한 운전성까지 적용해 내구성까지 향상시켰다.
이번 고효율 모델을 통해 그 동안 대두됐던 연료전지의 가동률과 경제성에 대한 새로운 지평을 열 것으로 기대된다. 현재 주로 투입되는 연료인 도시가스의 경우 국제 정세에 따라 가격 상승과 수급 변동성에 영향을 받아 연료전지 경제성의 약점으로 작용해 가동률 이슈와 더불어 연료전지의 성장과 보급에 큰 걸림돌이 되고 있다.
미코파워 관계자는 “8kW 고효율 연료전지는 경제성 우려를 불식시키고 내구성까지 보완돼 연료전지 가동에 대한 제품 신뢰성을 극대화하는 데 초점을 맞추고 국내 연료전지 기술력 확대를 통한 글로벌 경쟁력을 확보해 연료전지 보급 활성화 및 수출에 기여하고자 한다”고 밝혔다.
또한 현재 개발 중인 발전용 시장의 SOFC 발전 시스템과 SOEC 수전해 시스템 기술 경쟁력의 토대를 확보했다는 자신감을 내비쳤다.
미코파워는 오는 2026년 발전사업 진출을 위해 150kW급 발전용 연료전지를 개발하고 있다. 이를 위해 수십MW급의 스택 제조공장 건설도 계획하고 있다. 미코파워는 지난해 3월 평택시와 함께 차세대 수소연료전지 양산을 위한 투자협약을 체결하고 연료전지 실증사업과 수소도시 조성사업 및 교육기관과 연계한 프로그램을 운영할 계획이다.
특히 고효율 기술과 더불어 고신뢰성 스택의 양산 기술은 국산 발전용 SOFC 시스템 실현 가능성을 높이는 핵심적인 기술로 평가받고 있다. 고온형 연료전지의 경우 연료전지와 수전해 모드로 전환 운전도 용이해 대용량 시스템과 국내 스택 양산기술이 확보될 경우 글로벌 경쟁력을 가지는 SOC(Solid Oxide Cells)기반 수소활용 및 생산 기술의 확보가 기대된다.
하태형 미코파워 대표는 “연료전지의 경제성과 가동률에 대한 새로운 패러다임의 전환과 함께 친환경 신재생에너지의 중심인 수소를 활용하는 연료전지뿐 아니라 수전해 기술을 미코파워가 선도할 수 있도록 끊임없는 연구개발과 투자를 아끼지 않겠다”고 밝혔다.
이어 “연료전지 업계의 기술 투자와 제품 개발의 노력에 더불어 정부 또한 국내 연료전지 시장과 수전해 기술의 글로벌 선점을 위해 빠르게 도약할 수 있도록 정책적인 지원을 통해 저탄소 분산전원 확대와 수소사회를 앞당길 수 있도록 노력해 달라”고 강조했다
한편 미코파워는 오는 9월 13일부터 15일까지 3일간 고양시 킨텍스 제1전시장에서 열리는 수소산업 전문 전시회 ‘H2 MEET 2023’에 참가한다. 최고 효율을 달성한 63.3% 고효율 연료전지와 함께 신재생에너지원으로 각광받는 수전해 시스템을 선보일 예정이다.
정부와 전력거래소가 오는 31일 올해 하반기 '일반수소 발전시장' 경쟁 입찰 지표를 확정한다. 올해 상반기 일반수소 발전시장에서 쟁점으로 떠올랐던 열·부생수소에 대한 가점은 소폭 조정될 것으로 보인다. 업계는 정부가 연료전지 특성을 나눠 판단하기보다 '분산성'을 강화하는 데 초점을 맞춰 입찰시장을 설계해야 한다고 지적했다.
22일 정부 등에 따르면 산업통상자원부와 전력거래소는 오는 31일 수소발전입찰시장위원회를 열고 '2023년 하반기 일반수소 발전시장 경쟁입찰' 방식을 확정할 계획이다. 이후 이르면 오는 31일 당일, 늦어도 내달 1일에는 올해 하반기 일반수소 발전시장 경쟁입찰을 공고한다.
산업부와 전력거래소는 올해 하반기 일반수소 발전시장 경쟁입찰에서 평가지표를 일부 조정한다. '일반수소 발전시장'은 가격 평가점수 60점, 비가격 평가점수 40점으로 총 100점으로 구성돼 있다. 이중 가격 평가점수를 제외한 '비가격 평가점수' 배점을 일부 조정할 계획이다.
올해 상반기 경쟁입찰에서는 '열'과 '부생수소'가 가격지표와 비가격지표에 모두 영향을 미쳐 낙찰 당락을 결정했다는 지적이 있었다. 이 때문에 열과 부생수소에 대한 가점을 1~2점 정도 조정하는 방안을 검토하고 있다.
올해 하반기 일반수소 발전시장 입찰 개설물량은 상반기와 동일한 650GWh다. 하지만 낙찰물량은 약 10% 수준으로 조정 여지가 있다. 올해 상반기 입찰에서도 최종 낙찰물량은 입찰개설 물량보다 10% 증가한 715GWh였다.
연료전지 업계는 올해 하반기 가격지표에 따라 일반수소 발전시장 방향이 명확하게 확정될 것으로 보고 있다. 산업부와 전력거래소는 올해 처음으로 시작하는 일반수소 발전시장 입찰을 상반기와 하반기로 나눠 2회로 실시하고, 내년부터는 연 1회만 시행할 계획이기 때문이다. 특히 제도를 첫 시행한 올해는 '입찰 가격'을 발견하는 성격도 있기 때문에 입찰 지표를 조정할 수 있다. 하지만 내년부터는 사실상 입찰 지표를 바꾸기가 어려워 입찰시장 지표가 굳어질 가능성이 크다.
올해 하반기 입찰 결과에 따라 국내 연료전지 시장의 경쟁구도가 바뀔지 주목된다. 올해 상반기 일반수소 발전시장 경쟁입찰에서는 낙찰된 5개 발전사업자 중 4개 발전사업자가 두산퓨얼셀의 '인산형 연료전지(PAFC)' 방식을 택했다. 국내 연료전지 시장을 과반 넘게 점유한 두산퓨얼셀이 블룸SK퓨얼셀의 '고체산화물 연료전지(SOFC)' 방식을 제치고 올해 상반기 입찰에서 압도적인 우위를 보인 셈이다. 일반수소 발전시장 개설 이전에는 국내에서 누적으로 과반 넘게 점유한 PAFC를 SOFC가 추격하는 형태였다. 일반수소 발전시장 개설 이후로 이 구도가 반대로 바뀌었다.
연료전지 업계 일각에서는 정부가 연료전지 발전 특성을 지나치게 구분하기보다, 소규모 분산전원 확대에 초점을 맞춰 입찰시장을 설계해야 한다고 지적했다. 업계 한 관계자는 “(연료전지 시장은) 제품을 파는 사업자가 사실상 둘 밖에 없다”면서 “두 사업자의 기기 자체 특성을 없애고 분산성 자체를 강화해야 한다”고 밝혔다.
비에이치아이는 청정수소 사업과 관련해 차세대 연료전지로 주목받고 있는 ‘고체산화물연료전지(SOFC)’ 발전 시스템 실증 작업에 본격 착수했다고 22일 밝혔다.
국책 과제로 진행 중인 SOFC 발전 시스템 프로젝트는 일차적으로 ‘스마트팜’에 적용하는 것이 목표다. 비에이치아이는 ‘스마트팜 혁신밸리 실증단지’를 대상으로 농림축산식품부, 스마트팜연구개발사업단(KoSFarm)과 함께 ‘탄소연료전지 기반 초고효율 열병합발전 시스템’을 개발할 예정이다.
비에이치아이는 차세대 연료전지로 주목받고 있는 SOFC를 활용해 ‘초고효율 열병합 발전 시스템’ 개발에 성공한 바 있다. 지난해 과학기술정보통신부와 농림축산식품부, 농촌진흥청, KoSFarm과 함께 범부처 차원에서 406억원에 달하는 48개 과제가 진행된 ‘스마트팜 다부처 패키지 혁신 기술 개발’ 사업이 진행됐으며 비에이치아이도 해당 사업에 참여했다. 비에이치아이를 포함해 참여한 기업과 기관 수는 286개에 달한다.
비에이치아이는 프로토타입의 5kW급 SOFC 시스템을 개발해 자체 성능 테스트를 진행한 결과 발전효율 55%, 종합효율 92%를 기록했다. 발전효율 55%는 세계 최고 수준으로 평가받는 미국 기업들이 기록한 59%에 근접한 수치다. 비에이치아이는 올해 12월까지 이번 실증과제를 마무리할 예정이다. 이를 통해 청정수소 기반 연료전지를 활용한 스마트팜 발전 시스템 개발의 사업화 및 상용화 가능성을 확인할 계획이다.
초고효율 열병합 발전 시스템은 SOFC 기반의 폐배지 등 농업부산물을 활용한 청정 발전 기술이기 때문에 에너지 비용 절감뿐 아니라 탄소중립에도 크게 기여할 수 있다. ‘스마트팜’ 산업에 적용되는 이번 실증이 성공적으로 마무리될 경우 향후 국내뿐 아니라 해외 스마트팜 산업에 전방위적으로 확산·적용될 수 있다.
비에이치아이 관계자는 “SOFC는 원전분야에서 주목받고 있는 ‘고체산화물수전해(SOEC)’ 기술의 근간이 되는 기술"이라며 “SOEC는 소형모듈원자로(SMR) 등 원자력 발전과 시너지를 낼 수 있다”고 말했다. 이어 “스마트팜 실증적용이 성공적으로 완료될 경우 국가에서 핵심 산업으로 육성하고 있는 스마트팜 산업 성장이 한 층 탄력을 받을 수 있을 것”이라고 덧붙였다.
Researchers design efficient iridium catalyst for hydrogen generation.
The energy demands of the world are ever increasing. In our quest for clean and eco-friendly energy solutions, transportable hydrogen energy offers considerable promise. In this regard, proton exchange membrane water electrolyzers (PEMWEs) that convert excess electric energy into transportable hydrogen energy through water electrolysis have garnered remarkable interest.
However, their widescale deployment for hydrogen production remains limited due to slow rates of oxygen evolution reaction (OER)—an important component of electrolysis—and high loading levels of expensive metal oxide catalysts, such as iridium (Ir) and ruthenium oxides, in electrodes. Therefore, developing cost-effective and high-performance OER catalysts is necessary for the widespread application of PEMWEs.
Recently, a team of researchers from Korea and U.S., led by Professor Chanho Pak from Gwangju Institute of Science and Technology in Korea, has developed a novel mesoporous tantalum oxide (Ta2O5)-supported iridium nanostructure catalyst via a modified formic acid reduction method that achieves efficient PEM water electrolysis.
Their study was published in the Journal of Power Sources. The study was co-authored by Dr. Chaekyung Baik, a post-doctoral researcher at Korea Institute of Science and Technology (KIST).
Prof. Paksaid:
The electron-rich Ir nanostructure was uniformly dispersed on the stable mesoporous Ta2O5 support prepared via a soft-template method combined with an ethylenediamine encircling process, which effectively decreased the amount of Ir in a single PEMWE cell to 0.3 mg cm–2.
Importantly, the innovative Ir/Ta2O5 catalyst design not only improved the utilization of Ir but also facilitated higher electrical conductivity and a large electrochemically active surface area.
Additionally, X-ray photoelectron and X-ray absorption spectroscopies revealed strong metal–support interaction between Ir and Ta, while density functional theory calculations indicated a charge transfer from Ta to Ir, which induced the strong binding of adsorbates, such as O and OH, and maintained Ir (III) ratio in the oxidative OER process.
This, in turn, led to the enhanced activity of Ir/Ta2O5, with a lower overpotential of 0.385 V compared to a 0.48 V for IrO2.
The team also demonstrated high OER activity of the catalyst experimentally, observing an overpotential of 288 ± 3.9 mV at 10 mA cm−2 and a mass activity of 876.1 ± 125.1 A g−1 of Ir at 1.55 V, significantly higher than the corresponding values for Ir Black. In effect, Ir/Ta2O5 exhibited excellent OER activity and stability, as further confirmed through membrane electrode assembly single cell operation of over 120 hours.
The proposed technology offers the dual benefit of reduced Ir loading levels and an enhanced OER efficiency.
“The improved OER efficiency complements the cost-effectiveness of the PEMWE process, enhancing its overall performance. This advancement has the potential to revolutionize the commercialization of PEMWEs, accelerating its adoption as a primary method for hydrogen production,” speculates an optimistic Prof. Pak.
