나태주 시인은 풀꽃을 두고 ‘자세히 보아야 예쁘다. 오래 보아야 사랑스럽다’고 노래했다. 테크윈(Techwin)이 바로 그런 기업이다. 꽤 오랫동안 수소업계를 취재해온 기자의 눈에도 ‘자세히’ 또 ‘오래’라는 부사적 관심이 필요했다.
“대부분 이름을 들어도 잘 모르실 거예요. ‘테크놀로지 위너(Technology Winner)’란 사고로 무장한 엔지니어 집단으로 출발한 기술 중심의 회사라 홍보에 별 관심을 두지 않았으니까요. 하지만 업체들 사이에선 제법 유명합니다.”
김정식 부사장(그린에너지사업본부장)의 표정에 ‘재야의 고수’ 같은 강한 자신감이 묻어난다. 하지만 테크윈은 재야에 속한 적이 없다. 혁신제품으로 업계를 주도해왔고, 2019년에는 ‘1억 불 수출의 탑’까지 받은 어엿한 중견기업이다.
클로르알칼리 공정 적용한 고농도차염발생장치
테크윈의 인상을 한 줄로 요약하면 “대중보다는 배우들 사이에 연기력으로 유명한 배우”라 할 수 있다. 차은우처럼 외모가 출중하지 않지만, 맡겨만 두면 흠잡을 데 없는 연기로 어떤 배역이든 완벽히 소화해낸다.
“1999년 12월에 LG화학에서 분사를 하면서 설립됐어요. LG화학 청주공장의 각종 설비 유지보수, 공사관리 업무 등 공무부문을 맡아서 나왔죠. 주력 사업은 플랜트 설비, 하이테크 설비 공사라 할 수 있어요. 휘발성유기화합물을 처리하기 위한 대기환경 설비 분야의 EPC 공사, 제품 생산에 꼭 필요한 원료 공급설비, 품질 면에서 높은 안전성을 요구하는 제약·화장품 쪽 GMP(Good Manufacturing Practice) 설비 등에 설계·시공 능력을 갖추고 있죠.”
테크윈은 축열연소(RTO), 촉매연소(CTO)를 주력으로 하는 열 산화 설비, 즉 휘발성유기화합물을 태워 없애는 VOCs 처리설비를 국내외에 200여 기나 설치했다. 또 유기용제를 흡착하고 흡수·정제해서 회수하는 솔벤트 회수설비(Solvent Recovery System) 분야에 국내 최다 실적을 보유하고 있다. 이 외에도 발전수·폐수 처리 분야에 많은 실적을 보유하고 있다.
여기까지 들으면 물음표가 생긴다. 환경·플랜트 사업을 주력으로 하는 업체로 수소와는 거리가 멀어 보인다. 하지만 테크윈은 알칼라인 수전해 쪽에 상당한 기술을 보유하고 있다.
“클로르알칼리(Chlor Alkali)라고 소금물을 전기분해해서 염소와 수소를 만드는 공정이 있어요. 이게 알칼라인 수전해 기술과 유사합니다. 양극에서 산소와 염소를 얻고, 음극에서 수소와 가성소다를 얻게 되죠.”
김정식 부사장은 “회사가 전기화학 소재 분야에 오랫동안 투자해서 연구개발을 지속해왔다”라며 “전극, 전해조 관련 특허만 100건이 넘는다”고 강조한다. 바로 이곳 청주 본사 공장에 그 핵심인 전극, 전해조 생산라인을 갖추고 있다.
테크윈은 염소 발생, 산소 발생 전극을 만드는 촉매 원천기술, 전극제조 기술을 확보하고 있다. 전기분해 시 양극에서 나온 염소(Cl2)를 음극에서 나온 수산화나트륨(NaOH, 가성소다)과 반응시켜 차아염소산나트륨(NaOCl, 차염)을 만든다. 이 차염은 표백, 살균 효과가 있는 락스의 주성분이다.
테크윈은 한국수자원공사와 함께 국내 최초로 격막식 소금물 전기분해를 활용한 고농도차염발생장치(HypoPlus)를 개발했다. 소금과 물을 이용해 고농도의 차아염소산나트륨을 현장에서 제조하는 특화된 설비다.
테크윈의 제품은 차염 농도가 12%로 높고 품질도 좋다. 소금 사용량과 전력 사용량을 줄여 기존보다 운영비를 50%나 절감했고, 설비를 간소화해 외산 대비 설치 공간을 40%나 줄였다. 신제품(NEP) 인증으로 그 혁신성을 인정받았고, 차세대 일류상품에도 선정됐다.
“고농도차염발생장치 같은 경우 국내 정수장 7곳에 이미 설치가 됐고, 지금도 4기를 시공 중에 있어요. 광역정수장에는 고농도 제품이 들어가고, 수영장 같은 곳에는 0.8% 정도의 차염을 생성하는 저농도 제품이 들어가게 되죠.”
선박평형수 소독설비의 원리도 동일하다. 국제해사기구(IMO)는 선박평형수 배출에 따른 생태계 교란, 환경오염을 막기 위해 선박 내 평형수처리설비(Ballast Water Management System, BWMS) 설치를 의무화하고 있다.
“해수를 전기분해해서 만든 0.1%의 차염을 주입해서 해양생물을 제거하게 됩니다. 삼성중공업과 함께 개발한 1세대 제품을 거쳐 크기를 줄인 2세대 제품을 양산하고 있죠. 플레이트, 메쉬 모양이던 기존 해수 전해설비의 전극 형태를 파이프 모양으로 변경해서 적용했어요. 저전력 설계로 모듈형 디자인을 적용하고 있죠.”
국내 1호 KC 인증 수전해 시스템 시공
지난해 경기도 성남광역정수장에는 소수력 발전에서 나온 전기로 수소를 생산하는 600kW급 알칼라인 수전해 설비가 설치됐다. 바로 이곳에 수전해 주변장치(BOP)를 구축한 업체가 테크윈이다.
“수소에너젠의 600kW 스택을 기반으로 구축된 현장이죠. 용량이 작아 보이지만 24시간 발전이 가능한 소수력 전기를 활용하기 때문에 태양광으로 치면 2MW, 3MW급에 해당해요. 설비용량 자체는 1MW에도 못 미치지만, 수소생산량은 많은 곳이죠.”
소수력 발전기 2기를 이용해 18톤의 물을 전기분해하면 하루 최대 188kg(수소승용차 40대분)의 수소를 생산할 수 있다. 한국수자원공사는 정수장에서 생산한 수소를 인근의 수소충전소에 판매할 계획이다.
“2022년에 수소법이 시행되면서 수소제조설비나 수소용품은 KC 인증을 받도록 의무화됐어요. 성남정수장 그린수소 생산시설이 수전해 쪽으로는 국내 1호 KC 인증 설비라 할 수 있죠.”
성남정수장에 이어 또 하나 주목할 곳이 있다. 한국동서발전 동해발전본부 인근 북평산단에는 3MW급 태양광 설비가 조성돼 있다. 바로 이곳 ‘동해 그린수소 R&D 클러스터’에 ‘알칼라인 수전해장치 고안전성 확보 연구과제 실증센터’가 문을 열었다. 지난해 현장 설치를 마치고 실증운전이 한창인 곳이다.
“강릉 수소탱크 폭발 사고(수소탱크 내부로 산소가 유입된 가운데, 정전기 불꽃에 의해 폭발이 일어난 것으로 결론이 났다) 이후에 추진된 연구과제라 할 수 있죠. 수전해 원천기술, 현장의 수전해 시스템, 수소안전과 관련한 제도 등 세 부문으로 나눠서 진행이 됐는데, 테크윈은 그중에서 수전해 시스템을 맡았다고 보시면 됩니다. 파일럿의 규모보다는 수소생산 과정에서 나오는 산소를 어떻게 안전하게 제어할지에 초점을 맞춘 과제죠.”
동해 그린수소 R&D 클러스터에는 수소에너젠의 100kW급 알칼라인 수전해 스택이 들어가 있다. 실제 태양광 발전량에 맞춰 하루에 몇 시간 동안 설비를 돌리고, 얼마의 전기를 써서 수소를 얼마나 생산할 수 있는지를 알아보게 된다.
“알칼라인, PEM, AEM 등 수전해 방식별로 그에 맞는 BOP가 들어가서 시스템을 구동하게 돼요. 이 부분에 대한 준비는 다 되어 있고, 국내법상 어떤 걸 중점으로 풀어야 하는지도 잘 알고 있죠. 다만 국내 수전해 사업이 R&D(연구개발) 중심으로 가고 있는 게 많이 아쉬워요. 민간에서 추진 중인 사업도 그 규모가 크지 않고요.”
삼성물산 건설부문은 경북 김천에서 태양광 발전과 연계한 수전해 사업을 진행 중이다. 노르웨이 넬 사의 10MW급 알칼라인 수전해 설비, 12MWh의 배터리 에너지저장장치(BESS)를 올해 말까지 설치하고 내년부터 하루 600kg의 그린수소를 생산해 수소충전소에 판매할 예정이다.
“수소 수요처 발굴이 가장 큰 숙제죠. 또 수전해 수소생산 단가를 낮춰야 하는데, 그러자면 재생에너지 전기를 싸게 받아야 해요. 회사가 오래전부터 태양광 발전 EPC 사업을 해봐서 잘 아는데, 이게 참 어렵습니다. 부지 임대료, 금융 비용, 민원, 계통 연계 등 이해관계가 복잡하게 얽히면서 사업 비용이 눈덩이처럼 불어나요. 해외와 비교해서 태양광 전기 가격이 비싼 이유가 여기에 있죠.”
테크윈이 육상태양광보다 수상태양광에 방점을 두고 에너지 사업을 벌인 이유도 여기에 있다. 댐이나 저수지, 방조제 내측 수면에 부유식 구조물을 두고 그 위에 태양광 패널을 설치해 발전하는 방식이라 토지 매입이 필요 없고, 사업 추진도 훨씬 빠르다.
테크윈은 2015년 세계적인 수상태양광용 부력체 전문회사인 프랑스의 씨엘 에떼르(Ciel et Terre) 사와 기술제휴를 맺고 국내 최대 규모의 부력체 생산공장을 짓고 사업을 추진해왔다. 일부 진행 중인 사업까지 합쳐 국내 수상태양광 발전소 프로젝트 규모만 약 100MW에 달한다.
테크윈의 부력체는 별도의 접합이 필요 없는 중공성형(Blow molding) 방식의 자동화 라인에서 생산된다. 이 부력체는 연신율 850%로 저온 충격강도가 우수하고, 경량으로 조립과 유지보수가 쉽고 안전성도 뛰어나다는 평가를 받는다. 최근에는 국내의 가혹한 기후조건에도 적용 가능한 안정성과 내구성을 확보한 5세대 프레임형 수상태양광 부력시스템을 개발하기도 했다.
“플랜트 설비에 들어가는 스풀(Spool), 스키드(Skid) 형태의 배관 제작에 꼭 필요한 용접작업에도 산업용 로봇을 적극 활용하고 있어요. 보은 2공장을 스마트 용접공장으로 운영하고 있죠. 로봇을 활용하면 현장의 안전성을 확보하면서 용접 품질의 편차를 최소화할 수 있어요. 인건비에 대한 부담이 줄기 때문에 원가절감 효과도 크죠.”
혁신제품으로 시장 선도하는 기술 중심 회사
신현수 연구소장을 따라 미래기술연구소를 돌아본다. 테크윈은 창업 이듬해인 2000년 4월에 기술연구소를 세우고 전기화학 분야 환경에너지 부문 신기술, 첨단 소재·설비 개발에 과감한 투자를 진행해왔다.
“200여 명의 임직원 중 90%가 연구·기술직”일 정도로 연구개발에 진심이다.
전극을 개발하고 이를 평가하는 시설이 한곳에 모여 있다. 또 탄소를 포집해 활용하는 CCU 기술개발에도 관심이 많다. 이온 크로마토그래프, 유도결합플라즈마 질량분석기 같은 각종 분석기를 갖춘 KOLAS 국제공인시험기관이기도 하다.
본사 청주공장 앞에 파일럿 연구동이 있다. 클로르알칼리 공정을 적용한 고농도차염발생장치의 음극에선 수소가 나온다. 이 수소를 그냥 버리지 않고 따로 모아서 PSA(압력변환흡착) 장비로 정제하는 차염발생기용 수소정제장치를 개발 중이다.
철강산업 재도약 기술개발 사업으로 하루 2kW급 수산화나트륨·염화수소 생산시스템도 개발하고 있다. 철강 슬래그와 배가스를 활용해 고순도 나노탄산칼슘, 건축자재를 생산하는 CCU 공정에 든다.
또 한국과학기술원(KAIST), 한국화학연구원, 한국과학기술연구원(KIST)과 공동으로 CO2를 전기화학적인 방법으로 CO(일산화탄소)로 전환하는 ‘Carbon to X’ 기술개발 사업을 수행하고 있다. 하루 10kg급 파일럿 생산설비 구축을 마치고 현재 성능평가를 수행 중이다.
“알칼라인 전해조는 기술의 진입 장벽이 높지 않습니다. 알칼라인이 전기화학 프로세스 중 가장 간단하고 오래된 기술이라 안정적으로 돌아가고 무엇보다 설비 가격이 저렴하죠. 해외에서 돌아가는 대규모 사이트는 대부분 알칼라인이라 할 수 있어요.”
사우디아라비아의 네옴 현장에 들어가는 기가와트급 전해조 사업에도 티센크루프의 알칼라인 전해조가 들어간다. 또 일본을 대표하는 ‘후쿠시마 수소에너지 연구단지(FH2R)’도 아사히카세이의 10MW급 알칼라인 전해조를 운영 중이다.
“1, 2세대 알칼라인 전해조는 마음만 먹으면 언제든 할 수 있는 기술입니다. 시장을 선도하려면 30바(bar) 이상 고압으로 구동되는 가압 알칼라인 전해조 개발이 필요하죠. 이 기술을 관심 있게 들여다보고 있습니다.”
수전해 시스템을 제대로 다루려면 전극과 스택, BOP 기술에 두루 능해야 한다. 이는 테크윈의 전공 분야이기도 하다.
테크윈은 현장의 설비 공개에 호의적이다. “업계에 기술을 공유해서 산업의 수준을 함께 높여가야 한다”는 오픈 마인드를 유지하고 있다. 양산기술의 경우 장비업체와 함께 개발하게 된다. 어느 한 회사의 공으로 돌리기가 어렵고, 일정 규모로 산업이 성장하려면 관련 장비나 설비 기술의 공유가 불가피하다.
“대기업과 중소·중견 기업이 역할을 분담해서 같이 가야죠. 플랜트 설비, 하이테크 분야에서 국내 어느 기업에도 뒤지지 않는 실적과 역량을 보유하고 있다고 자부합니다. 우리 기술을 담담하게 보여주고 우리는 또 새로운 걸 하면 되죠. 저는 그게 맞는다고 생각해요.”
김정식 부사장의 이 말도 그 맥락은 같다. 담담(淡淡)한 마음은 당당(堂堂)함에서 온다. 기술에 대한 자신감을 바탕으로 한 걸음 앞서가는 전략을 취한다. 그래서 누가 나를 알아보는 데 연연하기보다 내가 지금 하는 일에 대한 집중력, 그 밀도를 높여가는 일에 전력을 다한다.
“지금도 늦었다고 생각하지 않아요. 수전해 기술이 없는 게 아니라 시장이 없어서 나서지 않은 거죠. 시장은 냉혹합니다. 좋은 걸 비싸게 만들어서 성공한 사례가 없어요. 신재생에너지 시장이라고 다를 게 없죠. 설비 가격이 싸면서 내구성이 좋은 제품이 살아남게 될 겁니다.”
신재생에너지는 정책 시장으로 볼 수 있다. 아이돌의 인기처럼 분위기를 타며 부침을 겪기도 한다. 그럼에도 본질은 바뀌지 않는다. 기술력을 갖춘 혁신제품은 시장에서 결국 살아남아 산업의 체질을 바꾼다.
테크윈이 추구하는 방향성은 여기에 있다. 엔지니어의 사고가 곳곳에 배어 있어 실체를 부풀려 말하지 않는다. 그렇기 때문에 과소평가되어서는 안 되는 회사라는 생각을 더 강하게 하게 된다.
그 진가를 알려면 무릎을 굽히고 앉아 더 자세히, 더 오래 보는 수고로움을 견뎌야 한다. 테크윈이 바로 그런 회사다. 올 연말이나 내년 초에는 좋은 소식이 들릴지도 모르겠다. “그동안 몰라봐서 미안하다”는 말로 이 글을 끝맺을까 한다.