연료전지의 효율성을 높여 상용화하는 데 꼭 필요한 제품입니다."

동아화성 임 회장은 "이번 연구·개발이 끝나면 연료전지 분야에서 국내 기업이

외국 기업보다 한 발 앞서게 될 것"이라고 말했다.

지방 중소기업 연구소가 차세대 에너지로 주목받는 연료전지 개발에 핵심적인 역할을

맡고 있다

수소에너지 상용화의 핵심은 수소 아니며 바로 연료전지입니다

그 연료전지는 자동차용과 가정용 전기, 난방용이 가장 시장이 크고 대량생산을 필요로 합니다 핵심은 세계최초로 연료전지스텍 대량생산에 성공한 동아화성 입니다. 수소시대 열리면 자동차를 비롯하여 가정용 연료전지가 엄청날 것이다 .. 가정마다 가정용연료전지로 발전을 하고 난방을 한다..

그 수요가 엄청날 것인데 현재 기술로는 대량생산이 불가능했다 여기 그 대량생산길을 튼 진정한 수소대장주가 있다 지난해 현대차가 미국 연방에너지부에 납품한 투싼 연료전지차의 가격은 대당 무려 10억원에 달했다. 이는 연료전지의 핵심인 스텍(수백개의 전극판이 모여 있는 발전기)을 만드는 데 돈이 많이 들기 때문이다.

또 아직은 부품의 수명이 짧고 겨울에는 발전과정에서 나온 물이 얼어 시동이 잘 걸리지 않는 문제도 해결과제다.

이러한 문제점을 완벽하게 해결한 스텍제조관련 국내 유일한 특허보유업체가 동아화성이다.

 동아화성은 자동차용 고무제품의 경우 국내시장의 40%, 세탁기용 도어 가시킷은 국내 70% 시장점유율을 차지하고 있다.

일본의 샤프와 파나소닉, 도시바에는 100% 단독공급된다 동아화성(대표 임경식)은 12일 퓨얼셀파워(대표 신미남)와의 협력을 통해 연료전지 대량 생산에 필요한 고무소재 및 이를 이용한 일체형 고무구조물(개스킷)을 개발했다고 12일 밝혔다. 양사는 올 하반기부터 난방 보일러를 대체할 수 있는 가정용 연료전지 시장을 겨냥, 시제품 생산에 들어갈 예정이다.

동아화성의 고무소재는 90-110도에서도 사출을 할 수 있는 게 특징이다. 일반적으로 사용되는 에틸렌프로필렌DM(EPDM)은 섭씨 160-170도를 넘어야 사출이 가능하기 때문에 120도를 넘을 경우 제성능을 발휘할 수 없었던 MEA와 일체형 제품을 만들어 낼 수 없었다.

 동아화성과 퓨얼셀파워가 공동으로 개발에 성공한 MEA 일체형 고무구조물은 연료에 포함된 수소를 공기중의 산소를 이용해 전기에너지로 바꿔주는 역할을 하는 MEA(Membrane Electrode Assembly)와 분리판 사이에서 완충작용 및 접합제 역할을 한다. 특히 연료전지 생산 공정에서의 높은 압력 및 강한 산 농도를 가진 주위환경에서도 변형되지 않는 고무소재로, 종전 방식에 비해 100배 이상의 높은 생산성을 자랑한다. 기존 방식은 고무개스킷을 따로 만들어 일일이 MEA에 붙이는 방식이었다.

이번에 개발된 방식은 별도의 고무개스킷 제작 없이 MEA 가장자리에 고무소재를 녹여 붙인 후 굳히는 일체화 된 방식을 채택했다. 100장 가량의 MEA가 들어가는 가정용 연료전지의 경우, 기존방식이 100시간 가량 소요된 반면 이 제품은 1시간 이내에 작업시간을 단축시켜 준다. 　특히 가정용 연료전지의 경우 가정에서 흔히 쓰이는 난방 보일러를 대체할 수 있을 것으로 보이며, 자가발전이 가능하다는 측면에서 자체적으로 사용하기에 충분한 전기생성도 기대할 수 있을 것으로 보인다.

이외에도 자동차 관련 업체 및 여러 산학연구기관들과 각종 연료전지 시스템에 최적화된 고무개스킷 개발을 진행하고 있어 향후, 연료전지 상용화 시기에 휴대 가능한 모바일 제품 및 노트북용 연료전지나, 자동차용 대체 연료 등으로도 시장을 넓힐 예정이다.

그동안 동아화성은 연료전지용 고무개스킷 국산화를 위해 2004년부터 3차년에 걸쳐 산업자원부 에서 지원하는 정부과제를 수행함으로써 "연료전지용 고기능성 고무개스킷" 관련 소재개발과 사업화 검증단계를 거쳐왔다.

이로써 연료전지용 씰링제품 개발에 가장 앞선 기업으로 주목 받아왔다. 동아화성 임경식 대표는 "앞으로 동아화성은 연료전지용 고기능성 고무개스킷 개발에 성공함으로써 건강한 환경과 신 에너지 개발이라는 두 마리 토끼를 잡을 수 있는 미래에너지용 고무부품 전문기업으로 도약 할 것" 이라고 자신감을 피력했다.

 동아화성이 어떤 기업인가?

중소기업도 R&D(연구·개발)의 시대다. 지금도 작은 공장과 사무실 한편에서 세계시장을 공략할 신기술 개발에 땀 흘리는 중소기업인이 적잖다. 일본의 부품 소재 기업처럼 R&D를 통해 세계적인 경쟁력을 키워가고 있는 우리 중소기업인을 시리즈로 소개한다.

고무 소재 전문기업인 동아화성의 경남 김해공장. 사출기(射出機·고무 원재료를 녹인 후 거푸집에 넣고 냉각시키는 기계)가 뿜어내는 열기와 굉음으로 작업장 내부는 후끈했다.

작업장을 나서자 은색 2층 건물의 "기술연구소"가 보였다. 문을 열자 조금 전 작업장과는 전혀 다른 풍경이 전개됐다.

시험관과 측정장치, 제도판 등이 펼쳐진 넓은 공간에서 흰색 연구복 차림의 임경식(60) 회장이 20·30대 젊은 연구원들과 한창 연료전지(fuel cell)에 대한 토론을 벌이고 있었다. "한 4대 그룹 계열사의 요청으로 수소연료전지용 고무 개스킷을 개발하고 있어요.

연료전지의 효율성을 높여 상용화하는 데 꼭 필요한 제품입니다." 임 회장이 이 제품 개발을 시작한 지 3년째. 지난해 말 시제품 개발에 성공했고, 지금은 내구성을 점검하고 있다.

 임 회장은 "이번 연구·개발이 끝나면 연료전지 분야에서 국내 기업이 외국 기업보다 한 발 앞서게 될 것"이라고 말했다. 지방 중소기업 연구소가 차세대 에너지로 주목받는 연료전지 개발에 핵심적인 역할을 맡고 있다.

임 회장이 국내 최초로 고무 전문 기술연구소를 설립한 것은 외환위기 직전인 1997년 8월. 1974년 설립된 동아화성은 그 당시만 해도 국내 자동차회사의 주문을 받아 고무 부품을 생산하던 하청업체였다. 국내 자동차산업의 성장으로 매출은 커졌지만 이익률은 갈수록 하락했다. 체격은 좋아지는데 체질은 떨어지는 형국이었다.

치솟는 인건비를 감당하기 어려웠던 경쟁 업체들은 하나 둘 중국 등지로 공장을 옮겨갔다. 임 회장은 "당시 10년 후 회사의 모습을 생각하니 앞이 캄캄했다"고 말했다. 이때 임 회장이 회사의 새로운 성장 동력으로 생각한 것이 바로 R&D였다. 수억원을 투자해 회사에 기술연구소를 세우고, 석사급을 포함한 연구원 21명을 뽑았다. 계측기 등 장비도 대거 도입했다.

주변에선 "고무회사가 무슨 연구·개발이냐"는 냉소(冷笑)가 적잖았지만 대기업에서 연구 의뢰가 들어오기 시작했다. 엘지전자도 그중 하나였다. 2000년 드럼세탁기 개발에 열중하던 LG전자는 핵심 부품인 "도어용 누수방지 개스킷" 개발을 의뢰했다. 동아화성은 1년여 연구 끝에 제품을 개발, 양산하는 데 성공했다. 임 회장은 "연구소가 자동차 부품 이외에 전자제품이라는 새로운 사업영역을 개척하는 계기가 됐다"고 말했다.

이 같은 기술력이 입소문을 타면서 국내외 대기업의 연구 의뢰와 납품 요청이 잇따르고 있다. 삼성전자 등 국내 업체뿐만 아니라 일본의 도시바와 샤프, 마쓰시타, 중국의 하이얼 등도 동아화성의 고객이 됐다. 삼성전자 세탁기개발실 장봉안 수석연구원은 "제조업 기술이 세분화·전문화되면서 모든 개발을 대기업이 담당할 수 없다"며 "협력 중소기업의 기술력은 대기업의 글로벌 경쟁력 확보에도 큰 도움이 된다"고 말했다.

동아화성 기술연구소의 목표는 고무라는 전통 재료를 첨단 소재로 탈바꿈시키는 것. 현재 개발 중인 연료전지용 고무 개스킷만 해도 연료전지 외에 자동차산업과 산업용 열병합발전소, 가정용 보일러 등에 폭넓게 활용될 수 있다.

 올 들어서는 기존 제품보다 무게를 30% 가량 줄인 차량용 공기 흡입관을 개발, 현대차에 납품했고 인체에 무해한 아파트 층간(層間) 방음제 등도 개발하는 데 성공했다. "향기 나는 고무"와 "재생 원료를 사용한 고무" 등 톡톡 튀는 젊은 연구진의 아이디어가 담긴 신기술도 회사 수익에 큰 기여를 하고 있다.

◆산학 협동·해외 전문가 활용해 기술·인재 확보 연구소는 설립 10년 만에 동아화성의 핵심 조직으로 자리잡았다.

 지난해 동아화성의 R&D 투자비는 17억6000만원. 당기순이익 20억원과 거의 맞먹는다. 연구인력도 29명으로 전체 관리직 (83명)의 34.9%에 이른다. 연구소 경쟁력 확보를 위해 산학연(産學硏) 협동을 통해 지역 인재를 확보하고, 미국·일본 회사의 전문가 등으로 해외 전문가 네트워크를 구성해 주기적으로 연구원 대상 강의를 진행하고 있다.

한국신발피혁연구소에서 고무 배합 관련 협동 프로젝트를 진행하다 동아화성으로 옮긴 진상훈 연구원은 "프로젝트를 진행하면서 동아화성의 기술 경쟁력에 매력을 느꼈다"고 말했다. 인센티브도 빠질 수 없다. 동아화성은 뛰어난 기술 개발로 회사 수익에 기여한 연구원에 대해 발생한 이익의 10%를 지급하고 있다. 임 회장은 "연구원도 주기적으로 생산 현장에 배치해 실용적인 기술 개발이 가능하도록 유도하고 있다"며 "생산 현장과 연구·개발 사이에 경계가 필요 없는 것이 중소기업 R&D의 강점"이라고 말했다.

동아화성의 현대자동차 하이브리드카 관련 기술력

연구과제 결과 및 기대효과 비고 고내열성 Air Intake Hose 엔진 경량화, 고출력화에 대응하는 차세대 제품 개발완료 기존 NBR재질의 단점인 내열성 만족 및 저온 내구성 확보 독특한 제진성능으로 공기흐름시발생하는 소음의 획기적감소

현대차 납품 자동차 엔진 헤드커버 가스킷의 설계 시뮬레이션 독자 설계능력 확보 / 고비용의 Try Out 비용절감 최적화된 구조설계로 엔진오일 Leak방지 TPR Class Insert 공법개발 기존 공정 대비 월등한 생산성 및 재활용 가능 소재 사용 정밀도 향상으로 windnoise의 획기적감소 및 차량 보안성 확보 특허 출원 완료 현대차 신규개발 차종 시험적용 중 RSS PAD 제조공법 개발 높은 제진 성능 구현으로 승차감 향상 일반 철판대비 70% 이상의 강성보강 효과로 차량 경량화 및 에너지 절감 현대차 고가차량과 현대, 기아 1500cc이상 차종 선택 적용

자동차 흡차음용 고발포 PAD 제조 공법개발 발포율 1200%이상 고발포 제품 개발 완료 발포재 사용량 극소화로 원가절감에 기여 우수한 형상 복원력 및 내열성으로 내구성 만족 현대차 Fillar 부위에 적용중 자동차용 Radiator Packing 개발 독특한 공정관리 및 축소된 공정으로 불량률 획기적 감소 우수한 물성 및 낮은 불량률을 바탕으로 최저 생산비용 구현을 통해 가격 경쟁력 확보 자동차 제진용 일체형 PAD 개발 재료 및 공정 개발 완료 자동차 경량화 및 원가절감에 기여 자동 양산 설비 설치 중

드럼세탁기 Door Gasket 제조공법 개발 드럼세탁기 도어 밀폐용 Gasket 제조공법 개발완료 우수한 물성 및 내구성을 바탕으로 선진 시장에 진출 향기발생 제품 개발 및 특허 추진 예정

 LG전자, 삼성전자, 샤프전자에 납품 중 연구과제 연구기관 결과 및 기대효과 비고 오일씰 재료 및 금형, 성형공법 개발 자체 부가가치가 높은 불소고무, 실리콘고무, H-NBR등의 재료 및 형상개발진행중 재료크기가 작고, 생산 및 관리가 까다로운 제품 생산기술 축적하여, 자체기술력 향상 및 점점 늘어나는 물류비 감소효과기대 HMC외 삼성공조, 보쉬등 개발완료되어 양산적용중이며, 지속적으로 적용제품 확대중임. 로보트 자동취출공법 개발 자체 사출성형 후 로보트 자동취출공법 개발완료하여 양산적용중(에어인테이크호스)

 로보트 자동취출공법 및 관련장비 개발완료 및 적용으로 향후 무인생산가능하며, 개발도상국들이 저렴한 인건비를 무기로 시장확대 시도에도 경쟁력 있는 제품 생산가능 자동차 엔진 흡기계통에 사용되는 에어인테이크호스에 적용하여 양산중임. 향균 방향성 고무가스켓 개발 자체 소비자 감성욕구만족 및 고무제품에 대한 곰팡이 번식을 억제하기 위해 개발한 항곰팡이향내장형 고무제품으로서 자동차 및 가전용으로 적용했을 때 항곰팡이성능을 나타내고, 고무제품 특유의 냄새를 제거한 방향성 고무제품개발함.

 삼성전자, LG전자드럼세탁기용 도어가스켓에 양산적용예정이며, 자동차 내장재취기성 개선목적으로 사용가능 자동차 흡차음용 단일층차음재 개발 자체 자동차 플로어부위에서 차량주행시 발생하는 진동 및 소음을 효과적으로 차단하므로서 실내로 유입되는 소음진동을 막아 승차자의 감성요구를 만족시키기위해 사용하는 아스팔트, 고무복합형 흡차음재의 문제점을 해결한 단일층 차음재 개발완료.

현대자동차 승용모델에 양산적용예정 현재 현대자동차와 공동시험진행중 자동차 하이브리드카 엔진 내구성개선용 신규가스켓 재료 및 형상개발 자체 자동차 장기내구성 강화를 위해 개발중인 엔진 헤드커버가스켓의 신규재료로서 기존재료에 비해 월등히 우수한 내열성, 내한성과 탄성복원력, 특히 엔진오일에 침적시 매우 우수한 성능을 나타내며, 최적의 형상설계도 자체적으로 수행하여 자동차 엔진 내구성 강화에 이바지함. 현대자동차 신규엔진에 적용중 " 高효율. 親환경 "

 수소전지시대 곧 열린다 !

 -. 물에 電氣를 가하면,,,수소와 산소가 분해된다.

 易으로,,,수소와 산소를 결합 시키면,,,물이 만들어 지면서,,,많은 電氣와 熱이 발생한다. -. 20세기 "석유문명"을 대체할,,,21세기 "수소경제"를 기다린다. -. 세계각국과 기업들이 수소시대로 진입하기위해,,,엄청난 예산과 인력을 투입해,,,관련기술을 개발하고있다

. -. 무제한에 가까운 수소와 산소를 이용한 에너지원이 개발된다면,,, -. 공해가 거의없는 무한 에너지,,,일부 난제 해결되면,,,4년내 실용화될듯,,,비싼 설치비 줄이는게 과제... -. 집집마다 수소발전기(소형) 풍력발전, 태양열 발전으로 얻어진 전기로 물을 분해,,,수소를 얻는 방법이 활발히 연구중,,, 현실적으로 먼저, 천연가스에서 얻은 수소를 ,,, 연료로 사용하는 방법이,,, 가정 먼저 실용화될 전망임.

 -. 수소 - 전기생산장치가 핵심 가정용 연료전지시스템은,,,도시가스에서 수소를 추출하여,,,

연료변환기< fuel processor > 수소에서 전기를 생산하는 스택 < stack > 생산된 직류를 교류로 바꾸는 인버터< inverter > 연료전지에서 나오는 廢熱로,,, 난방용 온수를 공급하는 廢熱回收및 제어장치로 구성된다. -.

 핵심은 Stack 이다. 연료변환기에서 나오는 가스를 이용해 전기를 발생시키는 장치인데,,,안전성과 내구성 확보 가 큰 과제이다. 현재, 가스밀봉기술, 분리판 제작등의 연구가 진행중... -. 인버터는,,,스택(stack>에서 발생된 전기를,,,가정에서 사용할수 있도록,,,220 V (교류)로 전환하는 장치다. 연료전지시스템에서 발생하는, "잉여전력"을 저장하는 역할도 한다. 과제는 효율을 높이는것. 현재 80~90 % 의 효율을 보인다고,,,,설비의 소형화...운전의 편리성(가정용화) -. 전기요금과 난방비가 현재보다 12~13% 줄일수 있다.

 가스의 화학에너지를 직접 전기에너지로 전환하기 때문에,,,기존의 가스 발전에 비해,,, 이산화탄소< CO2 >가 약 30~40% 줄어든다. 재래식 발전에서 나오는,,,질소화합물< NOX > 유황화합물 < SOX >의 배출도 획기적으로 줄일수있다. * 산성비의 원인물질들 이다.

-. 먼지, 소음. 진동도 거의없다 발전노조의 파업에도 전기끊길 걱정도없다. 외딴집까지 설치해야하는,,,송,배전 설비도 필요없다.

 -. 가격이 문제 현재는 가구당 1억 3천만원 든다. 월 720 Kwh 의 전기생산을위한,,,LNG (액화천연가스) 구입비용 10만원도 추가된다. 2008년까지 가구당 설치비 8000만원대로 낮추고,,,2010년 1000만원대로 줄이면 수요가 폭발 증가할것으로 전망.

-. 일본은,,,마쓰시타전기, 도시바전기, 도요타자동차, 산요전기등 도요타자동차는,,,2010년 수소연료전지를 이용한 자동차 출시 예정,,,,, -. 국내는,,,GS퓨에셀, 퓨어셀파워, 대구도시가스, 한국에너지기술연구원, LG, 효성 등이다. "수소전지 세계시장 규모 2010년 1000억달러" 일본 기술이 가장 앞서… 생기연 등 한국 맹추격 수소연료전지 분야에서도 일본이 가장 앞서가고 있다.

 마쓰시타전기, 도시바전기, 도요타자동차, 산요전기 등 굴지의 대기업들이 참여, 기술 개발이 한창이다. 2010년 가정용 연료전지시장의 규모가 1400억엔(약 1조2000억원 상당)에 달할 것이란 전망도 있다.

일본은 올해 480대를 실전 배치, 실용화 단계에 들어섰다. 도요타자동차가 2010년 수소연료전지를 이용하는 자동차를 출시할 것이란 소식도 있다.

국내에선 GS 퓨어셀을 시작으로 퓨어셀 파워, 대구도시가스 등 민간 기업과 한국에너지기술연구원이 진출해 있다. 삼성전자도 올해 8월 가정용 연료전지시장 참여를 공식 선언했다. LG효성도 자체 기술을 개발 중인 것으로 알려졌다. 한국생산기술연구원 한명근 박사(나노표면기술팀)가 24일 세계 최초의 하이브리드 기술을 접목한 소형전지시스템 개발에 성공하는 등 관련 기술 개발도 속도를 내고 있다.

한 박사팀이 새로 개발한 연료전지는 노트북 컴퓨터나 군사용 휴대 장비에 10시간 이상 전력을 공급할 수 있다. 산업자원부는 ‘수소경제 마스터플랜’을 통해 2010년까지 1만~2만대, 2020년 75만대, 2040년 390만대 보급을 목표로 하고 있다.

 지난 8월부터 3년 계획으로 한국가스공사와 10개 가스회사들이 참여, 가정용 연료전지 40대를 설치한 뒤 모니터링 작업을 하고 있다. 시범 설치된 시스템 설치비는 1억3000만원이지만 대량 생산 등을 통해 2010년엔 1000만원대로 낮출 계획이다.

한명근 박사는 “2010년 수소 연료전지시장 규모가 1000억달러에 달할 전망”이라며 “반도체, LCD산업과 견줄 만큼 큰 시장이 형성되면 세계 시장을 놓고 일본과 제2의 전쟁을 치르게 될 것”이라고 말했다.