기후 변화의 위협은 먼 미래가 아니라 지금 우리 눈앞의 현실이다. 23일 제21대 대통령 선거 토론회에서 처음으로 기후위기가 주요 주제에 포함됐다. 탄소중립을 실현하기 위해서는 수소경제 활성화가 중요하다. 문제는 수소 단가다. 예를 들어 수소 발전소의 연료가 되는 청정 수소의 단가가 액화천연가스(LNG)보다 30% 높아 현실적 장벽이 되고 있다.

한국과학기술원(카이스트, KAIST) 출신들이 만든 스타트업 하이드로엑스팬드가 3세대 수전해(물을 전기분해 해 수소를 생산) 기술로 수소생산의 단가와 효율성을 모두 잡겠다고 나섰다. 하이드로엑스팬드는 카이스트 생명화학공학과 석박사 출신인 현종현 대표가 동문 2명과 함께 함께 2023년 12월 창업했다. 이들은 수소 및 수전해 관련 저널인용보고서(JCR) 상위 1% 이내 논문을 10개 이상 발표한 수소 전문가다.

하이드로엑스팬드는 최근 15억 규모의 프리시리즈A 투자유치를 완료했다. 이번 투자에는 한국투자액셀러레이터, 컴퍼니케이파트너스, IBK캐피탈 등이 참여했다.

수전해 스택은 물을 넣고 전기를 흘리면 수소를 만들어주는 기계다. 1세대 기술은 이미 상용화된 알칼라인 수전해로, 생산효율과 수소 순도가 낮고 고압수소를 생산할 수 없다는 단점이 있었다. 이를 보완하기 위해 나온 것이 2세대 기술인 양이온 교환막 수전해다. 높은 생산효율을 자랑하고 고압수소 생산도 가능하지만, 소재 가격이 비싸고 환경 규제에서 자유롭지 못한다는 단점이 있다.

3세대 음이온 교환막 스택은 1, 2세대의 단점을 모두 보완했다. 소재가격이 싸고 생산효율도 높으며 고압수소도 생산할 수 있다. 하이드로엑스팬드는 스택을 구성하는 양극, 음극, 분리막 모두를 만들 수 있는 원천기술을 보유했으며 조립기술까지 확보했다. 현재 2kW(키로와트)급 모듈형 스택을 실제 제작에 성공했다. 이 모듈은 하루에 수소 1kg을 생산할 수 있다.

변상훈 한국투자액셀러레이터 심사역은 하이드로엑스팬드에 대해 "전 세계적으로 몇 안되는 음이온교환막(AEM) 수전해 기업 중 하나이며, 유일하게 AEM 수전해 스택의 모든 구성요소인 양극, 음극, 음이온 교환막을 모두 자체 개발하고 설계할 수 있는 독보적 역량을 보유하고 있다"고 평가했다.

하이드로엑스팬드의 수전해 스택은 주요 기술 지표에서 모두 세계 최고 수준을 보였다. 전압 효율(성능)은 2kW 스택 기준 독일 인앱터(Enapter)의 성능(82.4%)를 상회하는 세계 최고 수준인 83%의 효율을 보였다. 또 전압 증가 속도는 국내 선도업체와 비교해 최대 100배, 해외 업체 대비 최대 5배 느리게 나타났다. 전압증가속도가 느릴수록 셀당 필요 전력이 낮기 때문에 저전력 설계가 가능하다.

변 심사역은 전 세계적으로 크게 늘어날 수소 수요도 긍정적이라고 전망했다. 국제에너지기구(IEA)의 '2050년 넷제로 시나리오'에 따르면 2050년까지 전체 에너지 비중의 20%를 수소가 차지할 것으로 예상된다. 현재 진행 중인 글로벌 수전해 프로젝트도 2030년 200GW(기가와트), 2050년 3600GW로 확대될 예정이다.

변 심사역은 "입앱터는 전 세계에서 유일하게 음이온 교환막 수전해를 상업적으로 상용화한 기업이지만, 원천기술이 없어 모든 핵심 소재와 부품을 외주로 공급받고 있다"며 "미국의 베르소겐(Versogen)은 음이온 교환막에서 독보적인 점유율을 가지고 있으나 스택 개발 능력이 부재하다"고 말했다.

그는 "2030년부터 폭발적으로 성장이 예상되는 그린 수소 생산 시장에서 하이드로엑스팬드는 독보적인 풀 스택 개발 역량과 성능으로 경쟁사가 따라잡기 힘든 강력한 해자를 만들 수 있을 것"이라며"아직 상용화까지 남은 과정이 많지만, 결과적으로 기업가치 1조원이 넘는 유니콘으로 성장할 것이라고 본다"고 덧붙였다.

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