핵융합에도 쓰이는 특수전원장치…'독보적 기술' 성장 'ON'

[종목대해부]특수전원장치로 핵융합 개발에도 참여. 플라즈마 기술력도 주목

최근 국내외 증시가 약세를 거듭하면서 주식 투자자들의 어려움이 크다. 오른 종목은 주가조정이 무섭고, 이미 빠진 종목을 사기도 어렵다. 이렇다할 반등없이 주가가 흘러내리는 현상이 되풀이되니 포트폴리오에 변화를 주기도 애매하다. 이런 상황에선 실적과 주가 변동성이 낮을 종목을 찾아보는 것도 방법이다. 특히 하반기 예정된 성장이 기다리고 있는 종목들이 좋다. 예전에는 기대감만으로 주가가 오르곤 했는데 시장상황이 변한 후에는 기대감이 뒤늦게 반영되는 종목이 많아졌기 때문이다. 다원시스도 이런 종목들 중 하나가 될 가능성이 높다.

특수전원장치 독보적 기술로 무장한 기술형 기업

1996년 설립된 다원시스 는 2001년 사명변경(옛 다원산전)을 거쳐 2010년 코스닥에 상장했다. 특수전원장치 및 전동차 전문 제조업체다. 창업주는 박선순 대표이사다. 산업 전반에 광범위하게 쓰이는 특수전원장치는 전력용 반도체를 제어, 일반 상용전원을 산업설비에 적합하도록 전압이나 전류, 주파수, 파형 등을 변환해준다. 다원시스는 독보적인 전력전자기술을 바탕으로 전동차, 핵융합발전, 플라즈마, 신재생에너지 등 다양한 산업분야에서 전원장치 사업을 펼치고 있다.

다원시스의 주력 사업 중 하나인 전동차 제조도 특수전원장치의 경쟁력을 토대로 출발했다. 다원시스는 과거 전동차에 탑재되는 전력장치 등 각종 전장품 판매에 주력했으나 2015년 로윈과 컨소시엄을 구성해 서울메트로 2호선 전동차 200량 수주에 성공하며 철도차량 제조 부문으로 사업영역 확장에 성공했다.

이제는 국내시장에서 현대로템 및 우진산전과 시장을 과점하고 있으며 코레일, 서울교통공사 등 고객사에게 전동차와 고속철도 및 전장품을 공급하고 있다. 전동차 관련 기술 인프라를 구축한 후에는 VVVF(Variable Voltage Variable Frequency) 인버터, 보조전원장치 등 전장품부터 완성 차량의 개조까지 수행하고 있다.

다원시스 의 특수전원 기술은 전동차 외에도 쓰임새가 많은데 대표적으로 플라즈마와 핵융합 부문이 있다.

플라즈마는 흔히 제4의 물질상태라고 불린다. 물질은 보통 고체·액체·기체 등 3가지 상태로 존재한다. 고체에 에너지를 가하면 액체나 기체가 된다. 다시 기체 상태의 물질에 높은 에너지를 가하면 수만℃로 온도가 올라가며 기체가 전자와 원자핵으로 분리되는데 이를 플라즈마 상태라 한다.

플라즈마를 만들려면 흔히 직류·초고주파·전자빔 등 전기적 방법을 가해야 하는데 이 때 특수전원 장치가 필요하게 된다. 특수전원 장치를 통하면 1000A(암페어) 이상 수만A의 전류, 혹은 1000V(볼트)이상 200kV(킬로볼트)까지의 전압을 공급할 수 있다. 이 과정에서 디지털 컴퓨팅 제어기술을 이용해 원자나 분자 물리 공정을 정확히 제어할 수 있는 고도의 기술과 노하우가 투입된다.


플라즈마는 매우 빠르게 소멸돼거나 아크(Arc)로 발전하는데 아크는 주변을 녹여서 훼손시키는 매우 불안정한 특성을 가지고 있다. 플라즈마가 소멸되지 않게 유지하고 아크로 발전되지 못하게 통제하면서 목표로 하는 원자-분자 물리공정을 안정적으로 신뢰도 있게 유지하는 기술이 다원시스 특수전원 장치의 경쟁력이다. 이 기술은 FPD(평판디스플레이) 세정 등의 공정에서 사용되고 있으며, 반도체 등 다양한 IT분야로 영역을 넓히는 중이다.

핵융합에너지에도 활용되는 특수전원장치기술

특수전원 장치는 핵융합에너지에도 활용된다. 다원시스는 국내 유일의 핵융합초전도전원장치 제조업체로 한국형핵융합로(KSTAR)와 국제핵융합실험로(ITER) 사업에 특수전원장치를 공급하고 있다. ITER의 경우 핵융합발전의 상용화를 위해 한국, EU, 일본, 미국, 러시아, 중국, 인도 등 7개 국가가 참여하고 있으며 2040년 상용화를 목표로 총 사업비 20조원이 책정돼 있다.

다원시스는 2011년 Phase 1 개발에 참여해 729억원의 수주를 확보했는데 2023년에는 2221억원 규모의 Phase 2 개발이 예정돼 있어 재수주 여부가 관심사다. 더불어 최근에는 민간 차원의 연구개발을 목적으로 한 MIT스핀오프 기업 CFS(Commonwealth Fusion System()으로부터 사업참여 의뢰를 받았다. CFS는 2025년 소형핵융합원자로 가동을 목표로 하고 있다.

플랜트 부문의 사업도 있는데 산업용 정류기, 유도가열시스템 등을 생산해 공급하고 있다. 산업용 정류기는 교류(AC)를 직류(DC)로 변환해주는 전기 장치로 화공플랜트, 철강플랜트, 해수담수화 등에 적용되며 주요 고객사는 LG화학, LS-Nikko 등이다. 더불어 유도가열시스템은 철강 생산라인에 필수적인 가열 설비이며 포스코, 현대제철 등 주요 철강사를 고객사로 두고 있다.

이처럼 사업영역은 다양하지만 일차적으로 회사 실적을 좌우하는 것은 전동차 부문이다. 지난해 사업보고서 기준 사업 부문별 매출비중을 살펴보면, 전동차 사업부문이 전체의 89.2%를 차지했다. 이 밖에 △플라즈마 4.2% △핵융합전원장치 1.8% △정류기 외 기타 사업 4.8% 등이었다. 최근 3개년 매출액은 2019년 1750억원, 2020년 2479억원, 2021년 2954억원으로 전동차 사업부문 매출이 확대되면서 전체 외형이 커져왔다.

다원시스의 전동차 사업부문이 시작된 것은 2010년이다. 그 해 철도사업부를 구성해 2011년 서울도시철도공사(SMRT)의 의뢰를 받아 도시철도 5호선 전동차의 VVVF 인버터 개조 1편성 제작 공급을 시작으로 7호선 56량 신차분에 대한 VVVF 인버터를 제작 공급하며 전동차용 전장사업을 시작했다.

다원시스가 생산하는 전동차용 전장품은 VVVF 인버터, 보조전원장치, 객실 및 운전실 냉방장치, 공기질 개선장치 등이 있다. VVVF 인버터는 전동기의 주파수를 통해 회전수를 조절하는 방식으로, 교류와 직류 상호 변환시 전압과 주파수를 조절해 전동기의 속도를 조절하는 역할을 한다.

다원시스 VVVF 인버터는 고성능 마이크로프로세서를 적용해 고속 정밀제어가 가능하며 자기진단 기능으로 고장부위 확인 및 조치가 간단하다. 랜 통신을 통해 상용 컴퓨터에서도 프로그램만 설치하면 간단하게 유지보수 관리가 가능하다. 다원시스의 보조전원장치는 고압장치 고장예방을 위한 이중 안정화 장치(Fail-safe)를 채택하고 있으며, 멀티부스바(Multi-Busbar)를 적용한 방열설계 및 친환경 자연 냉각방식을 채택하고 있어 에너지 절감 및 효율성이 높다는 강점이 있다.

다원시스는 전동차용 전장품 외 철도차량 제작 및 개조역량도 보유하고 있다. 조립, 용접 등 전 분야 제작 시설 및 완성차 시험장까지 갖추고 있다. 2015년 3월 서울메트로 2호선 200량 제작 공급계약을 수주해 2018년 12월 납품을 성공적으로 마무리했으며 2017년에는 7호선 석남 연장 전기동차 16량 제작 및 개조 건도 수주했다. 2018년에는 한국철도시설 공단을 통해 대곡-소사선 40량 및 서울교통공사를 통한 2, 3호선 196량을 수주했으며, 2019년에는 포스코건설로부터 신안산선 87량을 수주하는 등 민간투자분야 철도 시장에도 진출했다.

최근에는 간선형전기자동차(EMU- 150) 및 트램사업 관련 사업을 수주하는 등 납품실적과 노하우 등을 지속적으로 쌓아가며 철도 분야에서 사업 경쟁력을 강화하고 있다.

주력사업 된 전동차부문, 수주잔고만 1조원 육박

주력인 전동차 부문은 앞으로도 견조한 성장세를 이어갈 가능성이 높다는 것이 증권가의 분석이다.

허선재 유안타증권 연구원은 올해 초 보고서에서 "다원시스의 전동차 부문 매출액은 2018년 772억원에서 2020년 2038억원까지 연평균

62.5% 성장했다"며 "2020년 기준 9300억원 규모의 수주잔고를 베이스로 향후 신규수주 확대, ASP상승효과가 이뤄지며 꾸준한 성장세를 이어갈 것으로 전망된다"고 분석했다.

그는 이어 "2022년과 2023년 전동차 부문 매출액은 각각 3675억원과 4414억원으로 전년대비 각각 26.3%, 20.1% 증가할 것"이라며 "국내 전동차의 신규수요와 교체수요가 모두 증가하며 향후 견고한 성장을 이어갈 것"이라고 내다봤다.

제4차 국가철도망 구축계획의 일환으로 국토부는 2030년까지 92조1000억원을 투입해 11개 광역철도망(GTX A~D등)과 다수의 서울지하철 노선을 연장한다는 방침이다. 신안산선 등의 노선은 2024년 완공 예정이며 향후 지하철 3, 9호선 등의 노선 연장까지 예정돼 있다. 더불어 국내 전동차/철도 시장의 안전규제가 강화되며 노후 전동차의 교체주기가 과거 35년에서 25년으로 단축됐고 교체주기에 해당하는 차량은 앞으로 5년이 가장 많다.

우호적인 업황과 30% 수준을 유지하고 있는 시장 점유율을 감안하면 앞으로도 연평균 최소 3000억원 이상의 신규 수주를 확보할 수 있다는 것이 허 연구원의 판단이다. 과거 치열했던 출혈 경쟁이 해소 국면에 접어들었기 때문에 향후 점진적인 수익성 개선까지 이뤄질 것으로 예상된다는 평가다.

주목할 것은 신규사업 아이템이다. 일단 플라즈마 기술이 있는데 다원메닥스는 2020년 국내 주요 반도체 제조사와 협업해 플라즈마 전원장치 기술을 접목한 방식의 세정장비를 개발하고 있다. 이는 반도체 및 디스플레이 패널의 제조 과정에서 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있다.

반도체 기업들은 그간 웨이퍼 식각에 화학약품을 활용하는 습식공정을 주로 써왔다. 그러나 플라즈마를 활용한 건식공정을 도입하게 되면 보다 정교한 식각이 가능하기 때문에 언더컷(과도한 식각) 등이 발생하지 않고 이에 따라 최근 대부분의 식각공정은 건식으로 진행하는 추세다. 다원시스의 반도체 전공정 시장 진입이 임박했으며 연내 제품 공급이 이뤄질 수 있을 것으로 허 연구원은 예상했다.

다원시스는 지난 2월 반도체, 디스플레이 장비사업을 위한 생산설비 증설과 주요 원자재 확보목적의 유상증자를 결정한 바 있다. 증자금액은 685억원이었다. 조달 자금의 사용 목적을 살펴보면 안산 본사 공장 반도체 장비 생산설비 투자에 50억원, 반도체 장비 원재료 구입비 378억원 등 반도체 관련 투자예정금액이 약 430억원에 달한다.

반도체, 디스플레이 전공정 장비와 BNCT 사업도 가능성 주목

관계회사인 다원메닥스(다원시스 지분율 38.29％)에서 추진하고 있는 가속기 기반 붕소 중성자포획치료(BNCT) 사업도 주목할 필요가 있다. BNCT 치료과정에는 중성자 생성에 필요한 플라즈마가 활용된다. 다원시스는 플라즈마 전원장치 관련 기술력을 기반으로 BNCT용 의료장비에 적용되는 전원장치의 공급 뿐 아니라 입사기, 빔라인 등의 주요장치도 개발, 공급하는 역할을 담당하는 협업체계를 구축할 계획이다.

BNCT는 차세대 암 치료장비로 수술 없이 1~2회의 중성자 치료를 통해 정상 세포를 손상시키지 않고 암세포만을 사멸시키는 치료법을 내세우고 있는데 두경부암은 적용이 가능하고 후속 연구를 통해 적응증을 확대시켜 나갈 계획이다. 2020년 일본의 스미토모가 실제로 BNCT를 상용화했으며 국내에도 혁신의료기기로 지정되는 등 BNCT의 의료기기로의 가능성이 주목된다. 다원메닥스는 2024년 상용화를 목표로 연구개발을 지속하고 있다.