▲ [사진 = 샘찬에너지(주)]

UN은 앞으로 5년 안에 지구 기온이 산업화 이전과 대비해 1.5℃ 이상 높아질 수 있다고 세계에 경고했다. 이미 연평균 기온은 2021년 기준 산업화 이전 대비 1.11℃ 상승했으며 이는 더 이상 묵시할 수 없는 수준에 이르렀다. 이러한 경고는 이전부터 꾸준히 이루어졌으며 지구 온도 상승의 대표적 원인인 화석연료를 대체할 수 있는 많은 대안이 떠오르고 있다.

그 중 수소 에너지는 지구상에 존재하는 모든 원소 중 가장 흔하게 존재하는 원소인 수소를 사용하며 환경이나 생명체에 위해성이 적은 친환경 에너지다. 최근 휘발유나 경유 등 화석 연료를 사용하는 차량 대신 전기를 사용하는 차량이 주목을 받고 있지만 전기 자동차는 출력은 좋지만 충전에 시간이 많이 걸리고 주행거리가 짧다는 단점을 갖고 있다. 반면 수소 자동차는 충전 시간이 기존 자동차와 크게 차이 나지 않고 주행거리도 전기 자동차에 비해 길다. 국내에서도 이러한 장점에 힘입어 2018년부터 수소 자동차가 주목받고 있지만 아직까지도 국내 독자 기술만으로 수소 충전 및 압축이 이루어지지 않고 있는 실정이다. 한편 샘찬에너지(주)는 이런 시장에서 직접 개발해 국제 표준을 구현한 수소 디스펜서를 선보여 큰 주목을 받고 있다.

▲ [사진 = 샘찬에너지(주)]

국내 첫 수소충전 프로토콜 표준 SAE J 2601, 2799 구현

4개소에 수소충전기 납품

샘찬에너지(주)(대표 안광찬)(이하 샘찬)은 2018년 설립된 수소충전소 설비 전문기업으로 안광찬 대표는 대기업에서 23년간 가스설비 CNG 충전소, 수소충전소 일을 해온 베테랑이다. 특히 2012년부터 2018년까지 인도네시아에서 세계 최초 피커발전소 압축가스 공급 설비 일을 한 경험을 갖고 있다. 안광찬 대표는 퇴사 후 창업 과정에서 대출 담당자가 수소 디스펜서 품목을 추천한 것이 계기가 되어 2018년 10월부터 수소 디스펜서를 개발 하기 시작했다. 이때 지금까지도 협력을 맺고 있는 케이엔케이히터의 도움과 중소기업기술정보원(TIPA)의 지원에 힘입어 안정성, 사용자 편리성을 제공하는 자체 개발 수소 디스펜서 개발에 성공했다.

안광찬 대표는 이 수소 디스펜서 개발 성공의 핵심은 컨트롤러라고 전한다. 컨트롤러는 차량 탱크의 압력, 바깥 온도에 맞춰 최종 충전 압력을 정해 최적 값으로 수소 기체를 주입하는 장치다. 이런 주입은 프로토콜 신호에 맞게 압력을 제어해 이루어지는데 이는 실제 현장 상황에 따라 크게 영향을 받는 경우가 많다. 그래서 무엇보다도 미세한 조정이 필요한 구성요소다. 샘찬은 이러한 미세한 조정을 위해 하루 20대 이상 차량을 시험했으며 11대 연속 충전을 시도해 보며 조정을 했다.

그 결과 샘찬의 수소 디스펜서는 국내에서 처음으로 수소충전 프로토콜 표준인 SAE J 2601을 구현하는 데 성공했다. SAE는 세계 최초로 수소충전을 프로토콜화한 미국 SAE(Society of Automotive Engineers)가 2010년에 처음으로 발표한 국제 기준이다. 이는 충전 온도 -40℃ 이상 85℃ 이하, 충전압력 0.5MPa 이하, 충전률 100% 이하, 충전 속도 60g/s 이하라는 제한조건을 충족해야 한다. 샘찬의 수소 디스펜서는 이를 충족시켰으며 다른 프로토콜 표준인 SAE J 2799 구현하는 데 성공했다. 샘찬은 이러한 수소 디스펜서를 서울 상암충전소, 울산 산업현장과 장생포항, 오송 등에 납품했다.

▲ [사진 = 샘찬에너지(주)]

12,000회 충전으로 내구성과 신뢰성 입증

내압시험기 조달청 공장 제조 등록 완료

차량용 수소를 저장하기 위해서 사용하는 방식에는 고압 수소 기체 저장 방식, 액체 수소 저장 방식, 수소저장합급 등이 있다. 이 방법 중 고압 수소 기체 저장 방식이 저장 효율이 뛰어나며 경제적이어야 하는 차량용 연료전지에 주로 사용되고 있다. 고압 수소 기체 저장 방식은 수소 기체를 고압으로 압축해 저장하는 방식으로 물리적인 압력차를 통해 수소를 충전하고 방전한다. 그래서 저장 방식이 간단하고 응답성이 높다.

수소충전을 위해 필요한 것이 70Mpa인 초고압으로 샘찬의 수소 디스펜서의 압축기는 이 기준을 충분히 만족하고 있다. 압축효율이 좋을수록 빠르고 많은 차량을 충전할 수 있으며 샘찬의 승용차량용 수소충전소의 경우 일 40회 기준 총 300일을 충전할 수 있다. 이는 총 횟수로 12,000회로 이를 통해 내구성과 신뢰성을 입증했다. 또한 디스펜서 내부에 별도 냉각기를 탑재해 1시간 안에 9대를 연속 충전하는 것이 가능한 것도 특징이다. 이외에도 지계 차량용 수소 디스펜서의 경우 70Mpa로 압축한 약 3kg의 수소를 300회까지 충전 가능하며 선박용 수소충전소의 경우 8kg 수소를 충전 가능하다. 또한 2022년 상반기에는 충전압력 350bar로 100kg 압축 수소를 충전하는 디스펜서 설치를 목전에 두고 있다.

샘찬은 이 디스펜서를 ‘2021 수소모빌리티+쇼’에서 선보여 수소 산업을 이끌 신제품으로 주목을 받았으며 이외에도 정부 과제를 2건 완료하고 2건을 진행 중에 있다. 또한 한국가스안전공사에서 디스펜서 인증 관련 검사 장비를 발주받았으며 내압 시험기를 조달청 공장 제조 등록을 완료했다. 안광찬 대표는 “향후 전개되는 수소 산업 발전에 일조하고 탄소 중립 시대에 꼭 필요한 기업이 되겠다.”라고 포부를 밝혔다.