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수전해 스택 혁신: 분리막의 미래

일반 리포트 2024년 11월 18일
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목차

  1. 요약
  2. 사업 개요 및 목표
  3. 시장 분석
  4. 제품 개발 계획
  5. 운영 계획
  6. 마케팅 및 판매 전략
  7. 재무 계획
  8. 결론

1. 요약

  • 이 리포트는 수전해 스택 제작을 위한 분리막과 스택 시제품 개발에 중점을 둔 사업 계획을 제시합니다. 주요 목표는 청정 수소 생산 기술의 상용화와 국내 수소 경제 촉진이며, 이를 통해 해외 시장에서 경쟁력을 확보하는 것입니다. 리포트는 40nm 미세기공의 고효율 알칼라인 수전해 분리막을 소개하며, 이 제품의 적용을 통해 수소 생산 성능이 크게 향상되었음을 강조합니다. 또한, 시장 분석에서는 한국 기업들이 분리막 시장을 주도할 것이라는 전망과 함께 주요 경쟁자인 SK아이테크놀로지, 더블유씨피, LG화학의 현황을 다룹니다. 이러한 기술 개발과 시장 분석을 바탕으로, 리포트는 사업의 전반적인 운영 전략과 마케팅 계획을 설명합니다.

2. 사업 개요 및 목표

  • 2-1. 사업 목표 및 비전

  • 본 사업은 수전해 스택 제작을 위한 분리막과 스택의 시제품을 개발하는 것을 목표로 하고 있습니다. 이는 청정 수소 생산 기술을 상용화하고 국내 수소 경제를 촉진하는 데 중요한 역할을 할 것입니다. 수소 생산 밀도를 향상시키고 기술적 경쟁력을 확보하여 해외 시장에서 우위를 점하는 것을 비전으로 설정합니다.

  • 2-2. 주요 제품 및 기술 소개

  • 본 사업의 주요 제품은 고효율 알칼라인 수전해 분리막과 이를 이용한 수전해 스택입니다. 연구진은 40nm(나노미터) 크기의 미세 나노 기공으로 구성된 치밀한 다공성 구조를 구현하여 전류 밀도를 1.2A/cm2 이상에서도 80% 이상의 효율을 달성하였습니다. 이에 따라, 수소 생산 성능이 크게 향상되었으며, 고객 맞춤형 솔루션을 제공할 수 있는 기술적 기반이 마련되었습니다. 현재 개발된 분리막은 900cm2 면적으로 확대되어 30kW급 알칼라인 수전해 스택에 적용되고 있으며, MW급 상용 수전해 시스템을 위한 스케일-up 기술 개발이 진행 중입니다. 또한, 본 기술은 GS건설㈜에 이전되어 상용화 가능성이 높아졌습니다.

3. 시장 분석

  • 3-1. 산업 동향 및 전망

  • 북미·유럽 2차전지 분리막 시장에서 2030년 한국 기업의 비중은 70% 이상이 될 것으로 전망됩니다. SNE리서치의 리포트에 따르면, 한국 분리막 업체들의 생산능력 비중은 약 75%에 이를 것으로 예상됩니다. 이러한 배경에는 분리막이 2차전지의 4대 소재 중 하나로 기술 진입장벽이 높고 안정적인 수익 창출이 가능한 분야로 평가되기 때문입니다. 개별 기업의 면적 기준 생산능력에 따르면, SK아이테크놀로지(SKIET)는 연간 38억㎡의 생산능력을 가지며 전체 시장의 33% 비중을 차지할 것으로 예측되고 있습니다. 더블유씨피는 연간 34억㎡로 29%의 시장 점유율을 차지할 것으로 보이며, LG화학은 15억㎡의 생산능력을 통해 13%의 비중을 차지할 것으로 전망됩니다. 일본의 아사히카세이는 예상 순위 3위로, 연간 생산능력 18억㎡을 가지고 있습니다. 반면 일본 분리막 제조사들은 생산성이 낮아 원가 부담이 큰 해외 진출에 보수적인 태도를 보이고 있어 앞으로의 추진 계획을 주목할 필요가 있습니다. 중국의 경우, 분리막 업체들은 모두 합쳐 11억㎡의 생산능력을 보일 것으로 전망되며, 해외 시장 진출이 어려운 상황입니다. SNE리서치는 "IRA와 유럽의 핵심광물법에 따라 분리막 생산은 선택이 아닌 필수가 됐다"며, 한국 분리막 생산 기업들이 시장을 주도할 것이라고 예상하고 있습니다.

  • 3-2. 경쟁 분석

  • 수전해 스택 제작을 위한 분리막 시장에서는 SK아이테크놀로지(SKIET), 더블유씨피, LG화학이 주요 경쟁자로 자리 잡고 있습니다. SK아이테크놀로지는 전체 시장에서 33%의 비중을 차지하며 가장 많은 생산능력을 확보하고 있습니다. 두 번째로는 더블유씨피가 29%의 점유율을 보유하고 있으며, LG화학은 13%의 비중으로 뒤따르고 있습니다. 일본의 아사히카세이는 3위로 군림할 것으로 보이나, 생산성 문제로 해외 진출에 어려움을 겪고 있습니다. 또한, 중국 기업들은 현재 내수 시장에 한정된 판매로 인해 글로벌 경쟁에서 소극적인 모습을 보이고 있어 향후 시장 변화에 대한 관심이 필요합니다.

4. 제품 개발 계획

  • 4-1. 기술 개발 계획

  • 수전해 스택 제작을 위한 분리막 기술 개발에는 SK아이이테크놀로지(SKIET)의 여러 기술적 발전이 포함됩니다. SKIET는 고가의 부재료나 후공정 없이도 기존 공정을 활용해 제조 원가를 유지하면서 안전성과 성능을 향상시켰습니다. 특히 신규 개발된 무코팅 분리막은 세라믹 코팅이 없는 단일 분리막으로, 공정이 획기적으로 줄어들어 생산 비용을 절감할 수 있습니다. 또한, 130도 온도에서도 변형이 없고, 1㎛ 이하의 두께를 가진 초박막 고내열 분리막이 개발 중입니다. 이러한 기술들은 앞으로의 신규 수주 프로젝트에 적용될 예정이며, 화재 가능성을 줄이기 위한 전고체 배터리와 반고체 배터리에 적용할 차세대 분리막도 개발하고 있습니다.

  • 4-2. 시제품 개발 일정

  • 현재 SKIET는 내년 초 북미 신공장 증설 계획을 발표할 예정이며, 2028년에는 북미에서 분리막을 생산할 계획입니다. 하지만 미국 대선 결과에 따라 증설 계획은 변동 가능성이 있으며, 이에 따라 내년 상반기쯤 투자 계획을 구체화할 것입니다. 또한, 일본 기업들이 북미 분리막 시장을 선점하기 위한 움직임을 보이면서 SKIET는 신중론을 펼치고 있습니다. SKIET는 대신 유럽 거점인 폴란드 공장 증설에 집중하고 있으며, 현재까지 약 2000억원 중반 수준의 설비투자비를 계획하고 있다고 밝혔습니다.

5. 운영 계획

  • 5-1. 제조 및 품질 관리

  • 수전해 스택 제작을 위한 분리막 생산은 다양한 고가의 장비를 사용하여 이루어집니다. 이 과정에서 사용되는 설비로는 분리막 연신설비, 코팅기, 추출기, 건조기가 있습니다. 특히, 습식 분리막 생산 시 오일을 추출하여 기공을 생성하는 장비가 필요하며, 생산 과정의 품질을 유지하기 위해 다음과 같은 절차가 요구됩니다. 1. **원료 혼합:** 분리막의 원료인 PE(폴리에틸렌)와 기름(파라핀 오일)을 액상으로 혼합합니다. 2. **압출기 성형:** 혼합된 원료를 T자형 금형을 통해 얇고 평평한 분리막 필름으로 성형합니다. 3. **기공 형성:** 생성된 분리막 필름을 MC 용액 사이로 통과시켜 기공을 형성합니다. 4. **건조 및 고정:** MC가 함유된 분리막을 건조하고 형태를 고정하는 과정이 이루어집니다. 5. **코팅처리:** 분리막 필름에 내열도를 향상시키기 위한 코팅처리를 실시합니다. 이와 같은 제조 및 품질 관리 절차를 통해 고품질의 분리막 필름이 생산됩니다.

  • 5-2. 공급망 관리

  • 공급망 관리 관점에서, 분리막의 원료 및 생산 설비는 현재 물가상승과 환율 변동에 따라 원자재 가격이 점진적으로 인상되는 추세에 있습니다. 이를 관리하기 위해 기업은 구매업무의 효율화를 통해 급격한 원가 변동의 부담을 최소화하고 있습니다. 또한, 분리막 생산 과정에서는 대량 구매를 통한 특가구입을 포함한 다양한 조치를 통해 원재료의 안정적인 공급을 확보하고 있습니다. 이와 함께, 수주되는 제품의 사양 및 수주금액 변경에 따른 설계 변동에 신속하게 대응할 수 있는 체계를 구축하여 공급망의 안정성을 강화하고 있습니다.

6. 마케팅 및 판매 전략

  • 6-1. 고객 확보 전략

  • 고객 확보를 위해 넥슨스타는 수전해 스택 및 설비 기술력을 바탕으로 다양한 시장에서의 접근 방식을 채택하고 있습니다. 정부 및 지자체가 주도하는 수소 사업과 R&D 사업에 참여함으로써 신뢰를 구축하고, 고객 맞춤형 솔루션을 제공하여 고객의 요구에 부응하고 있습니다. 또한, 수소 산업 관련 법률 제정 및 제도 도입에 따라 사업 모델 발굴을 통해 고객 기반을 넓히고 있습니다.

  • 6-2. 시장 진입 전략

  • 시장 진입을 위해 넥슨스타는 PEM 수전해 설비의 원천 특허기술을 기반으로 한 제품 개발을 진행하고 있습니다. 이를 통해 정부출연연구기관의 성능평가에서 글로벌 기술 수준으로 인정받는 성과를 이뤘습니다. 또한, PEM 수전해 기술의 운영적 장점으로 높은 에너지 효율(2 A/cm2 이상)과 소형화가 가능하다는 점을 활용하여, 재생에너지와 연계한 그린 수소 생산에 유리한 기술로 자리매김하고 있습니다.

7. 재무 계획

  • 7-1. 투자 및 자금 조달 계획

  • 본 사업은 수전해 스택 제작을 위한 분리막 및 스택 시제품 개발을 통해 지속 가능한 수익 모델을 구축하고자 합니다. 리포트에서 언급된 바에 따르면 해당 사업의 성공적인 진행을 위해 필요한 총 투자 금액과 자금 조달 방법에 대한 세부 내용은 향후 기업 내부 자원 확보 및 외부 투자의 유치를 통해 마련할 계획입니다.

  • 7-2. 수익 모델

  • 수익 모델은 수전해 기술을 이용한 수소 생산 및 관련 제품의 시장 경쟁력을 바탕으로 설정됩니다. 넥슨스타의 연구개발 현황에 따르면, 수전해 스택의 성능 평가 효율이 77%에 달하며, 이러한 고효율 스택의 상용화를 통해 시장에서 우위를 점할 수 있는 기회를 갖게 됩니다. 이에 따라 사업의 수익은 수소 생산에서 발생하는 직접적인 매출과 관련 분야의 기술 제공 및 컨설팅 수익으로 구분될 수 있습니다.

결론

  • 리포트는 수전해 스택과 분리막 기술의 혁신을 통해 수소 경제의 발전 가능성을 제시합니다. 수전해 기술은 청정 수소 생산의 필수 요소로 부상하며, 분리막 기술의 발전은 이 과정의 효율성을 극대화합니다. SK아이테크놀로지(SKIET)와 같은 기업의 혁신적인 기술은 수소 생산을 더욱 안전하고 경제적으로 만들며, 글로벌 시장에서의 경쟁력을 높이는 데 기여할 것입니다. 이 사업의 성공을 위해서는 지속적인 연구개발과 품질 관리가 중요하며, 시장의 변화에 따른 전략적 대응이 필요합니다. 또한, 투자자와 이해관계자의 신뢰를 구축하기 위한 체계적인 재무 및 운영 계획이 필수적입니다. 이러한 방향성을 통해 미래 수소 산업의 지속적인 성장을 도모할 수 있을 것입니다.

용어집

  • 수전해 스택 [기술]: 수전해 스택은 전기분해를 통해 수소를 생산하는 장치로, 전극, 분리막, 분리판 등으로 구성되어 있으며, 수소 생산의 효율성을 높이는 데 중요한 역할을 합니다.
  • 분리막 기술 [기술]: 분리막은 수전해 스택의 핵심 소재로, 이온 전도성을 높이고 수소와 산소의 혼합을 방지하는 기능을 수행합니다. 최근 개발된 기술들은 고온에서도 안전성을 유지할 수 있는 차세대 분리막을 포함하고 있습니다.

출처 문서