특수가스 Cold Box 및 Distillation Column도 제작

CO₂ 포집부터 액화, 이송, 지중저장

“최근 지구온난화가 인류 생존을 위협하면서 화석연료의 종식이 시작됐고, 그 자리를 친환경에너지가 급속히 파고들면서 에너지 환경 기술의 중심축이 바뀌고 있습니다. 이에 이산화탄소를 비롯한 온실가스는 지구적 차원에서 저감을 요구받고 있고, 수소는 미래에너지의 주역으로 급부상하고 있습니다.”

이처럼 세계적으로 에너지 환경 기술이 급격한 변화를 보임에 따라 시대적 흐름에 앞서 대응에 나선 초저온 및 CCUS 연구개발기업인 (주)에이원(A-ONE CO.,LTD)의 문흥만 대표는 수소(H₂)와 이산화탄소(CO₂)와 관련한 기술개발 필요성을 강조하고 있다.

(주)에이원은 지난 2010년 대성산업가스(현 DIG에어가스) 반월공장에서 연구실적의 실용화와 독창적인 제작기술개발을 목적으로 대성초저온연구소(DCRI) 소장이었던 문흥만 박사가 회사설립을 주도했다. 이후 2020년까지 연구소장과 에이원 대표이사를 겸직하며 DCRI는 가스장치의 기본설계를 담당하고 에이원은 장치 제작의 업무를 담당해 왔다.

이후 에이원은 대성산업가스가 맥쿼리PE로 매각되면서 완전 분리 운영체제로 돌입해 현재 독자적으로 초저온사업과 CCUS 사업을 병행하고 있다.

문흥만 대표는 “우리 회사는 ASU용 Cold Box의 제작 노하우 습득이 중요한 미션이었습니다. 그래서 설립 초기에는 DCRI의 설계를 바탕으로 내수 및 수출용 중소형 Cold Box의 제작 노하우를 습득했고, 일본 SAC가 의뢰한 Cold Box 제작을 맡아 기술력을 향상시키기도 했습니다.”라고 설명하고 “오랜 기간 경험을 통해 습득한 초저온 장비 제작 기술은 NF₃, WF₆, CF₄, B₂F₆, SF₆ 등 다양한 종류의 특수가스 Cold Box 및 Distillation Column 제작에 응용되고 있 다”고 강조했다.

이런 결과와 노력으로 에이원은 초저온 장비제작과 관련해 선도기업으로서 자부심을 갖고 있고 자체 생산한 진공단열배관은 반도체, 제철, 우주항공 등과 같은 첨단 산업 분야에서 내구성과 단열성능이 뛰어나다는 평가를 받고 있다.

이처럼 초저온분야에서 숨은 실력자로 인정받고 있는 문대표는 1990년 일본 니혼대학에서 박사학위를 취득한 이 후 지난 34년간 오직 초저온가스분야 R&D의 길을 걸어오 면서 국내 최초로 공기분리용 초저온 Cold Box 및 대형 초 고순도 질소정제기 등의 개발을 이끌어온 초저온 및 산업용 가스 연구의 산증인이다. 이제 설립 14년차를 맞은 회사에서 경영자 겸 연구자로 여전히 한길을 걷고 있는 문대표는 기술경영자로서 산업용 가스 시장에 대한 분석도 계속 이어가고 있다.

ASU용 콜트박스 제작                                                                           진공단열 배관

절반은 경영자, 절반은 연구자

연구자 입장에서 바라본 산업용가스 시장과 관련한 질문에 대해 문대표는 “저는 오래전부터 수소, 산소, 이산화탄소, 반도체용 특수가스 시장의 성장 가능성을 높이 보고 있었습니다. 그래서 이 분야에 대한 기술개발의 필요성을 강조해 왔고 나름대로 연구도 추진해 왔지만 바라던 목표에 도달하지 못해 아쉬움이 많았습니다.”라며 최근 들어 수소와 이산화탄소에 대한 기술개발에 전력 질주하는 이유를 설명했다.

에이원은 수소 분야에서 국토부 과제로 한국기계연구원, KAIST와 한 팀이 되어 액화수소 저장탱크 개발에 도전하고 있다. 실제로 에이원이 제작한 액화수소 저장탱크는 기존의 원통형 저장용기와 달리 육면체의 LPV(Lattice Pressure Vessel) 방식으로 공간 이용효율이 높아 차량, 열차, 선박 등에서 액체수소를 저장‧운송하는데 효과적이다.

이에 지난해 가을 시제품으로 제작한 액화수소 저장탱크를 킨텍스 수소전시회에 출품해 많은 관심을 모았고, 올해 3월 일본 FC박람회에 선보인 결과, 현재 일본 현지 기업들과 수출 상담이 진행되는 성과를 올렸다.

또한 이 회사는 한국화학연구원이 추진하는 ‘제철 부생가스 수소 회수 프로젝트’에서 수소 PSA 공급자로 선정되어 5N의 고순도 수소 PSA 300N㎥/h의 설계와 제작을 수행 하고 있다. 또한 에이원은 이산화탄소의 포집에서부터 액화, 이송, 지중 저장에 이르는 CCS의 전 과정을 경험한 국내 유일의 기업이라고 해도 과언은 아닐 것이다. 이는 그동안 국내 CCS 연구가 포집연구와 지중저장연구 분야로 양분돼 오면서 이해와 소통이 부족했던 반면, 에이원은 CCS 공정의 전과정을 수행했기에 그 성과가 주목받는 이유이기도 하다.

에이원은 이미 포항 영일만 해상에서 국내 최초로 CO₂ 지중저장에 성공한 바 있으며 현재는 공주대 예산 캠퍼스에서 국내 최대 규모의 CCS 실험설비를 운영하고 있다.

이와 별도로 에이원은 지난 2021년부터 국책과제로 SK 이노베이션, 석유공사와 함께 ‘울산 동해 가스전 중규모 CCS 실증 연구’를 수행하고 있다. 에이원은 이 과제에서 ‘CO₂ 육상 허브터미널 설계’를 담당하여 연간 40만톤 규모의 이산화탄소 액화플랜트와 고압 송출 공정을 개발하고 있다. 현재 정부가 추진하고 있는 ‘울산 동해가스전 CCS 프로젝트’는 국가 CCS 연구의 결정판으로 지금까지 개발된 국내 CCS 기술의 총 집합처가 될 전망이다. 정부는 당초 계획보다 확대된 연간 120만톤의 이산화탄소를 울산 동해 가스전에 주입하기로 결정했고 이에 대한 예타가 진행 중 이다.

한편 문 대표의 시각에서 바라본 R&D가 시급한 분야로는 반도체 디스플레이 공정에서 발생하는 온실가스 문제를 손꼽고 있다.

극저온 액화수소 탱크                                                   포항 영일만 해상 CO₂ 주입장치

문 대표는 “우리나라는 국가적으로 반도체 디스플레이 산업의 성장 발전이 시급한 상황에서 온실가스 처리가 중요한 문제로 대두되고 있습니다. 이 산업에서 배출되는 특수가스는 온난화지수가 매우 큰 온실가스로 분해가 어렵고 처리하는데 많은 에너지를 소비합니다. 현재도 해당 업계에서는 많은 노력을 기울이고 있으나 이제는 기존의 처리방식에서 벗어나 배가스의 회수와 정제에 눈을 돌려야 할 시점에 왔다고 생각합니다. 기술적으로 쉽지 않지만 국내에서 개발 된 가스분리 정제기술을 총동원하면 배가스의 재활용을 통한 온실가스 저감효과를 얻을 수 있지 않을까?”하며 기술개발 필요성을 설명했다. 14년차 기업으로 (주)에이원이 추구하는 바는 기술자립 화를 통해 기술의 해외 의존을 줄이고 초저온 및 산업용가스 분야에서 특화된 영역을 구축하는 것이라 했다. 또한 꾸준히 전진하다 보면 언젠가 글로벌 기업과 어깨를 나란히 하는 때가 오지 않을까 하는게 문 대표의 바람이다.

공주대 예산캠퍼스에 설치된 CCS 개방형 테스트베드