두산퓨얼셀 세계 최고 수소연료전지 기업

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[ 코오롱 자회사

코오롱인더스트리와 코오롱글로벌 ]

https://1wndlf.tistory.com/603

 

 

 

1. 두산퓨얼셀은

  두산은 2014년 국내 연료전지 기업

퓨얼셀파워 ( PEMFC,

Proton Exchange Membrasne Fuel Cells

주택용 고분자전해질 연료전지 생산 )과

미국 연료전지 업체 Clear Edge Power를

인수해 연료전지 사업을 시작했다.

 

  이후 두산퓨얼셀은

익산에 연료전지 설비를 추가하고

2019년 10월 두산의 연료전지 사업부

익산 공장을 인적분할해 출범했다.

 

  중장기적으로 부생수소 등

연료전지 발전원 다양화와

연료전지 주요 부품인 개질기

( LNG를 수소로 전환 )를 활용한

수소충전소 인프라 확충을

목표로 하고 있다.

 

  현재까지 매출의 대부분은 익산과

미국 북동부 주 코네티컷

Connecticut에서 생산하는

발전용 저온 인산형 연료전지 PAFC

( Phosphoric Acid Fuel Cell )에서

발생하고 있다.

 

  연료전지란 물 전기분해의

역반응을 활용해 수소와 산소를

결합시켜 전기를 생산하는

고효율, 친환경 발전시스템이다.

 

  기존 발전설비들과 달리

연소에 의한 에너지 변환 과정을

거치지 않아 대기오염 물질을

배출하지 않는다고 한다.

 

  게다가 소음이나 공해도 없고

2011년 일본 동북부 대지진을 계기로

관심도가 증가한 분산발전이 가능해

별도의 송배전 시설은 필요치 않아

설치 기간도 짧고 좁은 공간에서도

설치가 가능하다.

 

  대한민국에서 발전용 연료전지로

액체인산을 전해질로 이용하는

PAFC 타입 생산 기업은

두산퓨얼셀이 유일하다.

 

  그만큼 여러 타입의 연료전지 중

가장 오랜시간 연구됐고,

언정적인 관리가 가능하다.

 

  두산퓨얼셀 연료전지 제품

내부구조는 천연가스에서 탄소를

분리하는 개질기,

수소를 전기로 전환하는 셀스택,

직류를 교류로 변환하는 ESM

( Electricity System Module )로

구성돼 있다.

 

  만약 전기 생산 과정에서

발생되는 열을 추가적으로 활용하면

에너지 복합효율이 80~90%에

달할 것으로 추측하고 있다.

 

  발전용 연료전지 전문 기업의

대한민국 내 첫 번째 상장 사례이고,

 

  그룹의 연료전지사업이

두산표얼셀과 존속법인 두산으로

이원회되는 점을 고려해도

두산퓨얼셀의 매출 성장은

안정적인 것이라 예측된다.

 

  2023년 매출 1.5조 원,

2025년 2조 원 및 수출 비중 30~35%

달성 여부가 주목된다.

 

2. 제품/상품

  향후 부생수소, LNG/LPG 교차사용,

석탄가스화 연료전지 IGFC

( Integrated Gasification Fuel Cell ) 등

연료전지 발전원 다양화를 통해

연료전지 시장규모 또한 커질 것으로

예상하고 있다.

 

  연료전지는 초기비용 및

변동비 부담이 크지만

타 재생에너지 대비 가동률이 높고

신재생에너지인증서 가중치가 높다.

 

  연료전지는 태양광, 풍력과 달리

LNG를 발전연료로 사용하며

연료비가 연간 총발전단가

( 발전소 감가사각 + 변동비 )의

2/3을 차지한다.

 

  이외에 설치용량에 자연히

이익이 누적될 수밖에 없는

장기유지보수서비스 LTSA

( Long Term Service Agreement )도

영위하고 있다.

 

  매출 1조 원을 달성하면

고수익인 LTSA 매출 비중이

20% 이상을 기록할 것으로 보여

영업이익률은 10% 이상 차지하게 된다.

 

  이것이 가능한 이유는

두산퓨얼셀의 경우 98%의 국산 부품을

사용하기 때문에 글로벌 연료전지 기업 중

유일하게 흑자 실적을

기록할 수 있는 비결이 됐다.

 

 

  PAFC의  전기 발전효율은

43% 정도지만 고온형 연료전지인

MCFC와 SOFC 대비 장점은

안정성이다.

 

  고온형 연료전지는

더 높은 발전효율 ( 52~55% )을

띄지만 내구성 문제가 발생하기도 해

설치비용과 관리비용이 크다.

 

  해외 연료전지 기업들이

영업적자를 기록하고 있는 이유가

바로 이 때문이다.

 

  대한민국에서는 2022년

발전회사들의 수소연료전지 발전을

일정 비율 이상 의무화하는

수소 발전 의무화 제도 HPS

( Hydrogen energy Portfolio Standard )

시행이 예정돼 있다.

 

  즉, 자칫 시행이 늦어질 수도 있지만

두산퓨얼셀의 성장은 어느정도

담보돼 있다고 할 수 있다.

 

  또 대산그린에너지 사례처럼

부생수소를 활용한 모델의

추가 프로젝트를 찾고 있는데,

 

  광주 빛고을수소연료전지에

12MW 규모 LPG/LNG 듀얼퓨얼

모델을 수주하고 스마트팜 사업

MOU를 체결해 신규 시장 확대에

역량을 집중하고 있다.

 

[ DI동일과 동일알루미늄

그리고 동일씨앤이의 플라즈마텍 ]

https://1wndlf.tistory.com/571

 

 

 

3. 성장모멘텀

  먼저 신재생에너지의무할당제도

RPS(Renewable Portfolio Standard)가

강화돼 2023년까지

대형발전사업자 발전량의 10%를

신재생에너지로 충당해야 하고,

2030년까지 28%로 확대해야 해

신재생에너지 시장 역시 커지고 있다.

 

  그리고 수소연료전지차와 연료전지를

양 축으로 산업생태계를 구축하려는

정부의 수소경제 활성화 로드맵으로

발전용 연료전지 설치 목표에 의해

발전용 연료전지 시장 또한 확장될 것이다.

 

  New Green Deal 정책에서

발전용 연료전지 설치 목표를

2022년 1.5GW,

2040년 15GW 이상으로 설정했고,

 

  연료전지용 LNG 요금제 도입 /

신재생에너지인증서 REC

( Renewable Energy Certificate )

연료전지 가중치 유지

( 태양광과 풍력 대비 2배 ) /

새만금연료전지 등

대규모 사업 추진 관련

정책적 지원 계획도 발표했다.

 

  또한 그린뉴딜 정책에서

저탄소 / 분산형 에너지 확산 관련

수소가 3대 신재생 에너지로 선정됐다.

 

  촌평에서 언급할 선박용 연료전지

SOFC는 친환경 선박에 적용되는데

영국 세레스파워 Ceres Power와

SOFC의 핵심 부품인 셀 스택 양산 및

생산 설비 개발 협력을 진행 중이다.

 

  2020년 11월 10일

글로벌 4위 선사 나빅8과도 SOFC

발전용 연료전지 공동개발 MOU를

체결해 2024년 상용화가 목표다.

 

  한국조선해양과도 공동개발을

이행하고 있어 2022년 내

개발 완료를 예고하고 있다.

 

  국제해사기구 IMO

International Maritime Organization는

2050년까지 선박에 2008년 대비

CO2 배출량 50% 감축 규제를 발표해

선박용 연료전지 신규발주가

적극적으로 이뤄질 것으로 보고 있다.

 

  덕분에 국내 정책에 의존도가

높은 점이 아쉬웠으나

선박용 연료전지 개발과 사업화로

해외성장 모멘텀이 추가됐다.

 

  더불어 개질수소는

탄소가 배출된다는 단점이 있어

두산퓨얼셀은 그린수소 생산을 위해

PEM 수전해 설비를 개발하고 있다

( Polymer Electrolyte Membrane ).

 

  더군다나 높은 에너지 효율도 보여

2023년 상용화를 위해

두산퓨얼셀의 핵심 기술로

자리매김할 가능성이 높다.

 

 

  두산퓨얼셀의 현재 연료전지

제조 능력은 63MW,

260MW로 1차 증설,

2025년까지 450MW 2차 증설을

기획하고 있다.

 

  두산퓨얼셀의 대한민국 시장

점유율은 70% 이상이고,

당분간 과반 이상의 시장점유율을

가져가 선두 지위를 유지할 것이며

1MW당 수주금액은 약 100억 원이다.

 

  수주 후 제품 매출로 인식되기 까지

6개월 ~ 1년 정도 소요된다.

 

  아울러 전세계적으로 수행 중인

그린수소 프로젝트는 50개 이상이고

약 900억 달러 이상의 투자가

이뤄질 것으로 예상하고 있다.

 

4. 촌평

  2020년 9월 4일 유상증자를 발표했다.

 

  발행예정가는 34,200원이었고,

증자비율은 보통주 대비 18.02%였다.

 

  최대주주는 (주)두산에서

두산중공업으로 변경됐고,

두산중공업이 23%의 지분을 갖게 됐다.

 

 이는 두산중공업 재무구조

개선 약정의 일환으로

대주주가 갖고 있던 주식 중

약 절반을 두산중공업에 무상증여했다.

 

  재무구조 개선이 중요하므로

시장 블록딜로 나올 가능성은 크지 않기에

신재생 관련 사업 시너지를 높이는데

주력할 것으로 기대하고 있다.

 

  이번 유상증자로 두산퓨얼셀의

국내 연료전지 생산능력은

2021년 260MW, 추후 450MW로 확대,

 

  한국형 고체산화물연료전지 SOFC

( Solid Oxide Fuel Cell ) 개발과 국산화,

LNG 증발가스 활용 사업,

신규 수소충전소용 Tri-gen 모델 개발

( 전기, 열, 수소 동시 생산 ),

수송용 powerpack 시장 진출,

그린수소 생산기술 개발 등에

투자될 예정이라 밝혔다.

 

  수소생산 연료전지 시스템

트라이젠 모델은 PAFC에 적용되는

화석연료 개질 시스템을 활용해

사용처에서 바로 수소를 생산하는

On-Site 방식 모델이다.

 

  수소충전소에 주로 적용하며

2022년 상업화를 목표로

2021년 테스트 마무리가 예정돼 있다.

 

  그렇게 수소충전소 확충 계획은

누적 2020년 70개, 2022년 310개로

추진하고 있다.

 

  추가적으로 가장 깨끗한

수소추출은 물을 저기분해해서

수소를 뽑아내는 그린수소지만,

경제성 확보에 시간이 더 필요해

아직은 천연가스에서 추출하는 기법이

가장 많이 이용되고 있다.

 

[ 와이엠텍

전기차 성장과 함께할 EV Relay ]

https://1wndlf.tistory.com/570

 

 

 

* 용어 설명

- 개질기 Reformer :

  연료에서 수소를 분리하는 장치다.

연료를 수소로 개질 후 스택에 공급한다.

 

 

- 스택 Stack :

  수소와 산소의 전기화학반응을

담당하는 핵심 부품이다.

 

  Cell을 Stacking 적층해 구성한다.

 

 

- 전력 변환기 Inverter :

  연료전지에서 발생된 직류를

교류로 변환하는 장치다.

 

 

- 수소연료전지 :

  수소를 투입해 전기와 열을

생산하는 장치다.

 

  전기발생 원리는 음극에서

수소가스를 보내면 촉매와 반응해

수소이온과 전자로 분해된다.

 

  전자는 외부회로를 거쳐

전류를 발생시키고,

수소이온은 전해질을 거쳐

양극으로 이동한다.

 

  양극에서 수소이온과 전자,

산소가 결합해서 물이 생선된다.

 

  스택이 차에 설치되면

차에서 전기를 발생시키고

건물에 설치되면 건물에 전기와

열을 공급하게 된다.

 

  연료전지의 종류는 크게

작동온도에 따라 저온형과

고온형이 있는데,

보통 전해질의 종류에 따라

1세대 ~ 4세대로 분류된다.

 

  1세대 연료전지는 순수소 및

순산소를 사용한 AFC,

액체인산을 전해질로 이용하는

PAFC가 있다.

 

  2세대 반고체 전해질을 사용한 MCFC,

 3세대는 고체전해질을 사용한 SOFC,

 4세대는 고분자 전해질을 사용한

 PEMFC가 있다.

 

  자동차용 연료전지는 PEMFC로

이온화된 수소가 통과하는

전해질 막의 기술 및 품질조건이

까다로워 원가가 가장 높다.

 

 

- 탄소국경조정세 2026년 시행 :

  유럽의 환경규제로

유럽 기업들의 가격경쟁력

열위를 상쇄하기 위한 제도다.

 

  1차 규제 품목은 전력, 철강,

시멘트, 알루미늄 등으로

생산과정에서 배출되는 CO2를

측정해 관세를 부관한다.

 

[ RPS 에너지원별 REC 가중치 안내,

신재생에너지의무할당제도와

신재생에너지인증서 ]
https://1wndlf.tistory.com/463