수소산업 '부품 강자' 코오롱…13년 연구 결실 빛보다

[수소엑스포 D-20]코오롱인더, 국내 최초 수소전기차용 수분제어장치 상용화…막전극접합체(MEA), 전해질막 연구개발

코오롱인더스트리가 입주해 있는 마곡 코오롱원앤온리타워 전경/사진=코오롱인더스트리

코오롱그룹은 2006년 코오롱인더 스트리를 주축으로 수소연료전지 기반 기술에 투자해왔다. 지난해부터 수소경제라는 개념이 대중화된 점을 고려하면 13년 전부터 시장을 내다보고 기술투자를 해온 셈이다.

코오롱인더스트리는 △수분제어장치 △막전극접합체(Membrane Electrode Assembly·MEA) △연료전지용 전해질막 등 수소 모빌리티 부품분야에서 통합 솔루션을 제공하는 유일한 국내 업체로 평가받는다.

◇연료전지용 수분제어장치 세계 최초 상용화=코오롱인더스트리는 2013년 수소전기차의 핵심부품인 연료전지용 수분제어장치를 현대자동차와 공동 개발해 세계 최초로 상용화했다.

수분제어장치는 수소연료전지 시스템에 사용되는 부품으로 수분의 선택적 투과 기능을 갖는 고분자 멤브레인을 적용해 수소연료전지 시스템 내부 유입공기를 가습시켜 내부의 전도성 효율을 유지해준다. 수분제어장치는 극소수 업체만이 생산 기술을 보유 중이며, 코오롱인더스트리는 이 가운데 가장 큰 규모의 생산능력으로 국내외 시장에서 독보적 우위를 점하고 있다.

코오롱인더스트리는 2025년 이후 글로벌 수분제어장치 시장에서 50% 이상 점유율을 달성할 계획이다.

코오롱인더스트리의 수분제어장치는 현대차 의 첫번째 양산형 수소전기차 모델 '투싼ix'부터 현재의 '넥쏘'까지 모든 양산형 수소전기차에 공급되고 있다.

지난해 평창 동계올림픽에서 셔틀버스로 등장해 관심받았던 수소전기버스에도 코오롱인더스트리의 수분제어장치가 적용됐다. 다음 수소전기버스 모델에 탑재되는 차세대 수분제어장치도 개발 중이다.

막전극접합체(MEA) 모식도 및 수소연료전지 전기발생 원리/사진=코오롱인더스트리

◇"막전극접합체, 전해질막 상용화에 박차"=코오롱인더스트리는 수소연료전지 시스템용 부품소재인 MEA 양산을 준비 중이다. MEA는 고분자전해질막 연료전지(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell·PEMFC)에서 전기를 발생시키는 역할을 하는 핵심부품이다.

코오롱인더스트리는 2014년 MEA 개발에 착수했다. 2016년에는 세계 최고 수준 MEA 기술을 가진 미국 고어사로부터 핵심기술을 도입했고, 같은 해 MEA 관련 핵심 연구설비와 특허를 사들였다.


코오롱 관계자는 "고어의 MEA 제조기술과 자사의 양산기술을 접목해 수소연료전지용 MEA 사업화가 빠른 시일 안에 이뤄질 것"이라고 전했다.

현재 회사는 백금촉매 사용량을 극한으로 줄이면서도 출력성능 및 내구성능을 글로벌 기준 이상으로 높일 수 있는 방향으로 차세대 MEA 연구개발을 동시에 진행 중이다. 2018년 마곡 '원앤온리(One&Only) 타워' 건립을 계기로 MEA 파일럿 생산시설을 구축, 양산 준비를 서두르고 있다.

연료전지용 전해질막(분리막)도 상용화를 목표로 양산 기술을 개발 중이다. 전해질막은 수소전기차 전기생성장치의 핵심소재로 전극 사이 수소이온을 전달하고 수소와 공기의 직접 혼합을 방지하는 격막 역할을 한다. 기술적인 장벽이 높아 현재는 미국 고어가 주도하고 있으며 푸마텍(Fumatech), 도레이 등 소수의 글로벌 업체만이 생산 가능한 과점 시장이다.

코오롱인더스트리는 전해질막 국산화를 목표로 2013년부터 기술 개발에 들어갔으며, 2018년 파일럿 설비를 구축했다.

아울러 같은 코오롱 계열사인 코오롱머티리얼과 협업해 산업통상자원부 국책과제인 '세계일류소재(World Premier Materials·WPM)’ 과제 중 하나인 ‘연료전지용 탄화수소계 강화복합막 개발’에 참여, 원천기술을 확보했다.

회사 관계자는 "코오롱은 이 기술을 통해 기존 불소계 대비 10분의 1 수준의 원료가 및 고온 내구성을 바탕으로 하는 전해질막의 세대교체를 이루고 다양한 핵심소재 분야로 사업영역을 넓혀 수소경제 통합솔루션을 제공하겠다"고 말했다.