[공학저널 김하늬 기자] 정부는 수소 산업을 미래 성장 동력으로 삼아 3대 중점 투자 분야로 설정하고 대규모 연구개발(R&D) 자금을 투입하며 그 중요성을 강조하고 있다. 수소 경제 활성화가 본격화되는 가운데 그중에서도 고체산화물 연료전지(SOFC)와 고온 수전해 전지(SOEC) 분야는 고도의 기술력을 요하는 핵심 분야로 꼽히며 중요도를 높이고 있다.
특히, SOFC와 SOEC의 핵심 부품인 셀(Cell)과 스택(Stack) 등 주요 부품은 고온 환경에서 제작·작동되기 때문에 이를 다루는 기술은 오랜 숙련과 경험이 필수적이다. 이러한 기술을 보유한 기업은 국내에서도 손에 꼽히며 최근에는 ㈜케이세라셀이 특허 신소재와 독보적인 기술력으로 주목받고 있다.
지난 2010년 창업한 케이세라셀은 SOFC·SOEC 소재·부품 분야의 국가대표를 목표로 하는 벤처기업이다. 수소 전문기업 및 소재부품장비 전문기업 인증을 보유하며 독창적인 기술력으로 업계를 선도하고 있다.
창업 초기부터 고가의 고급 장비 대신 경제적이고 효율적인 장비를 활용해 가격 경쟁력과 품질을 동시에 확보한 케이세라셀은 단전지(셀) 제작 기술, 평판형 전해질 지지형, 연료극 지지형 셀뿐만 아니라 원통형 및 평관형 셀 제작 기술까지 확보하며 소재·부품 개발의 선두주자로 자리매김했다.
특히 전극 소재 합성 공정 기술과 전해질 신소재 조성 설계 기술은 세계적인 경쟁력을 자랑한다. 국산화를 넘어 해외 특허를 능가하는 자체 특허 신소재 개발에 집중하며, 대표 신소재로 고이온 전도성 지르코니아 전해질 소재를 보유하고 있다. 이 신소재는 일본에서 개발된 기존 소재(10Sc1CeSZ)가 가진 성능 저하 문제를 해결하기 위해 개발됐으며, Ce(세륨) 없이도 높은 안정성과 산소 이온 전도도를 유지하는 데 성공했다. 현재도 성능 향상을 위한 후속 신소재 개발이 진행 중이다. 이러한 기술력을 바탕으로 케이세라셀은 세계 시장에서 두각을 나타내고 있다.
케이세라셀 임경태 대표이사(사진)는 “지난 2011년부터 동경 FC-EXPO에 참가하면서 본격적인 해외 마케팅을 시작했다”며 “올해까지 해외 5건을 포함한 총 28건의 특허를 등록했고 소재 분야에서 세계 최다 품목을 보유하고 있다”고 말했다.
현재 케이세라셀은 다양한 국책 과제를 수행하며 세계 최고 성능의 그린 수소 생산 기술 개발에 집중하고 있다. 올해 7월 시작된 산업부 과제인 ‘고온 수전해용 1.3V 이하@800℃, 0.5A/cm² 전해질 지지형 셀 개발’을 통해 고온에서 물을 전기분해해 수소를 생산하는 셀을 개발 중이다. 또한, 12월부터 착수할 ‘고온형 수소 분리용 세라믹 복합 분리막 제조기술 개발’ 과제에서는 천연가스와 바이오가스 개질 과정에서 수소만 선택적으로 분리해 순도 100%의 블루수소를 생산하는 기술 상용화를 목표로 하고 있다.
이뿐만 아니라 케이세라셀은 중기부 규제자유특구 사업을 통해 암모니아를 직접 연료로 사용하는 SOFC용 셀 개발도 2025년부터 진행할 예정이다. 암모니아는 수소 이송 매체로 주목받고 있으며, 이를 연료로 활용할 수 있는 기술은 전 세계적으로 활발히 연구되고 있다. 이에 케이세라셀은 자체 개발한 전해질 및 전극 소재를 통해 높은 성능과 내구성을 갖춘 SOFC 셀 상용화를 준비하고 있다.
특히 한국과학기술연구원(KIST) 에너지소재연구단과의 협력을 지속적으로 이어오고 있는 케이세라셀은 KIST 연구단과의 공동 연구를 통해 셀 구성 요소별 성능 진단 및 개선점을 도출하며, 현재는 그린수소 생산용 SOEC(Solid Oxide Electrolysis Cell) 셀 개발 과제에서 수소극(연료극) 개발을 담당하고 있다.
임 대표는 “국책 과제를 통해 신제품 개발과 함께 신흥 시장 진출을 본격화할 계획이다. 그동안 일본과 유럽을 중심으로 해외 마케팅을 강화해온 케이세라셀은 내년부터 중국과 인도 시장으로 활동 영역을 넓힐 방침”이라며 “이를 위해 내년 상반기 중국 심천 전시회와 하반기 광저우 전시회를 준비 중이며, 현지 대리점과 협력 체계를 강화하고 있다. 또한, 인도 대리점 네트워크 구축을 통해 적극적인 시장 공략에 나설 예정”이라고 설명했다.
사업 확대를 위해 케이세라셀은 현재 생산 인프라 확충에 힘쓰고 있다. 2공장 완공을 목표로 투자 파트너를 찾고 있으며, 동시에 1공장 이전·확장도 추진 중이다. 특히 유럽 고객사들의 연도별 사용량 목표를 기반으로 대량 생산 체계를 구축한다는 계획이다.
이와 더불어 중국과의 경쟁에도 대비하고 있는 케이세라셀은 SOFC 및 SOEC 소재·부품 분야에서 품질과 가격 경쟁력을 동시에 확보하는 한편, 차별화된 신소재·공정 기술을 지속적으로 개발해 글로벌 시장에서의 경쟁 우위를 선점하겠다는 전략이다.
임 대표는 “SOFC 및 SOEC 소재·부품 분야의 국가대표로서 글로벌 무대에서 우승하는 날까지 지속적인 기술 개발과 혁신에 매진하겠다”며 “많은 관심과 격려를 부탁드린다”고 전했다.
