친환경 항공은 ‘수소’가 답이다

[2024 판교 창업존 입주기업 인터뷰③]
조일희 하이드로젠버터플라이(Hydrogen Butterfly) 대표
2차 전지 대안...수소연료전지 시장 출사표
방사형 배터리 개발로 효율과 가성비 잡아
항공기 및 UAM 연료전지 분야 미국 시장 등 글로벌 진출에도 박차

판교 창업존은 중소벤처기업부가 신산업분야 유망 창업자들을 집중 육성하기 위해 2017년 설립한 국내 최대 창업지원 클러스터다.

창업진흥원과 경기창조경제혁신센터(이하’경기혁신센터’)가 공동 운영하며 매년 100여 기술창업 기업을 키워내고 있다.

미래 유니콘을 꿈꾸는 입주기업 대표를 만나본다.

글로벌 투자은행인 모건스탠리에 따르면 오는 2040년 전 세계 도심항공모빌리티(UAM) 시장은 약 1.5조USD(약 1800조원)에 달할 것으로 예상된다.

연평균 30% 고성장을 한다는 것인데, 이는 같은 기간 전기차 판매량인 연평균 19%보다도 더 빠르다.

하지만 드론 및 UAM 시장의 고질적인 고민은 항속거리와 안정성을 보장받을 수 있는 최적화된 배터리 시스템 개발이다.

하이드로젠버터플라이는 새로운 형태의 수소연료전지 파워팩을 개발해 항공기 제조 업체 및 드론 업체들의 관심을 한 몸에 받고 있다.

최근 문제가 커지고 있는 2차 전지의 결점을 보완한 수소연료전지의 실용성과 가능성에 대해 들어봤다.

조일희 하이드로젠버터플라이 대표

Q. 어떤 사업을 하는 기업인가
우리 기업은 비행기, 드론, 군용무인기, 공공안전, 농업, 물류 등에 광범위하게 사용할 수 있는 친환경 수소연료전지 파워팩을 개발하고 있다.

현재 현대자동차에서 수소차 넥쏘(NEXO)를 판매하고 있는데 넥쏘는 수소연료전지를 사용하여 수소를 전기로 만들어 차를 움직인다.

우리 기업도 같은 원리로 비행기에서 수소를 사용하여 전기를 생성하는 수소연료전지를 개발, 판매하고 있다.

현재 항공기 및 UAM 연료전지 분야는 어느 기업도 선점하지 못한 가능성이 무궁무진한 분야라고 생각한다.

우리 기업이 이 분야에 먼저 뛰어들어 입지를 만들어가고자 한다.

Q. 이 사업을 구상하게 된 계기나 목적은 무엇인가
연세대에서 화학공학으로 석사 학위를 받은 뒤 현대차에 입사해 약 18년간 엔지니어로 근무했다.

입사 때부터 연료전지개발을 시작해 25년 넘게 연료전지만을 연구해왔다.

2000년은 현대차가 1년 전 개발한 차량용 연료전지를 활용해 수소차 상용화에 발을 막 떼던 때다.

현재 토요타와 함께 전 세계 수소차 시장을 양분하는 현대차의 수소차 개발 역사가 막 시작하던 시기에 관련 프로젝트 엔지니어로 참여했다.

현재 이산화탄소(탄소) 중립이나 기후문제 등으로 많은 어려움을 겪고 있는데 특히 항공기에서 이산화탄소가 많이 나오는 것이 문제다.

이 부분을 친환경적으로 바꾸고자 하는 목적으로 사업을 시작하게 되었다.

전기차로 인해 2차 전지가 많이 보급되어 있지만, 항공 영역은 아직까지 2차 전지를 사용하기 어렵다.

2차 전지가 무거운 데다가 가성비도 떨어지기 때문이다.

향후 항공기도 전동화의 길로 간다고 볼 때 수소연료전지가 대안이 될 것으로 보고 있다.

Q. 주요 사업 아이템은 무엇이며, 작동원리를 알고싶다
글로벌 수소 모빌리티 시장은 육상 모빌리티에서 항공, 해상으로 빠르게 확장되는 추세다.

오는 2030년에는 60조원 규모로 성장이 가능한 잠재력 있는 시장이다.

우리기업은 올해 딥테크 팁스에 선정되어 프로토 모델인 20kW급 초경량, 초저가, 고효율 회전체 연료전지시스템 개발을 시작하였으며, 이후 UAM 및 중대형 항공기에 적용할 고출력(500kW 이상) 연료전지를 개발할 예정이다.

기존의 화석 연료를 기반으로 하는 항공용 동력원을 대체하는 수소연료전지의 새로운 모델을 제시하며 나아가고 있다.

단순하게 보면 2차 전지와 결이 같아 보이지만 2차 전지는 리튬의 화학 반응을 통해 전기를 만들어 내기 때문에 에너지원을 내부에 저장하게 되고 이는 불안정하여 화재의 위험이 높고, 충전시간이 오래 걸리며 운전시간이 짧다.

반면, 수소연료전지는 외부에서 공급되는 수소와 산소가 결합되면서 전기가 나오는 것이기 때문에 안전하며 가볍고 그에 따른 부산물은 물밖에 없어 수소연료전지가 친환경인 이유이기도 하다.

2차 전지는 리튬이 다 산화되면 전기를 더 생산할 수 없기 때문에 배터리 내의 리튬 용량이 매우 중요하다.

리튬을 다 써도 바로 추가하기도 어렵다.

하지만 수소연료전지는 수소를 외부에서 무한으로 공급하면 돌아가기 때문에 용량이 따로 필요가 없다.

하이드로젠버터플라이가 개발 중인 연료 전지 파워팩의 개발 로드맵

Q. 타사 대비 경쟁력은 무엇인가
일단 항공용 수소연료전지는 아직 개발하는 회사가 거의 없어 드론, 무인기, 항공기업에서 아예 모르는 경우도 허다하다.

수소연료전지는 2차 전지 대비 중량이 가볍고, 화재로부터 안전하며, 운전시간이 길고, 빠른 충전이 가능해 향후 2차 전지 섹터의 많은 부분을 대체할 가능성이 높을 것으로 보고 있다.

현재 드론용 수소연료전지를 판매하는 곳은 두산모빌리티가 있고 해외에는 영국에 인텔리전트 에너지사가 있다.

우리 기업 경쟁력은 다양한 형태의 연료전지를 개발하고 있고 가격이 타사 대비 30~50% 가량 저렴하고 무게 또한 가볍다는 데 있다.

수소연료전지의 핵심은 전기 생산 중에 형성되는 물(수분)을 어떻게 효과적으로 제거해 주냐에 있다.

발생하는 물을 제대로 제거해 주지 않으면 다양한 기술적 문제가 발생할 수 있기 때문이다.

이 부분에 특히 주안점을 두고 개발한 제품이 H2 버터플라이 모델이다.

이 연료전지 파워팩은 공기공급과 냉각시스템이 필요가 없고, 발생 되는 물도 원심력을 통해 효율적으로 제거할 수 있어 가볍고 출력밀도도 높다.

다만 방사형으로 배터리를 배치하다 보니 부피가 다소 커질 수 있지만 그만큼 직관적이고 간단한 구성을 자랑한다.

현재 항공기 제조사인 에어버스(AirBus)와 대화 중인데, 우리 기업 제품에 상당한 관심을 보이고 있다.

실제로 이러한 혁신적인 형태의 연료전지 제품이 항공기 엔진시장에 도입된다면 상당한 파급력이 있을 것으로 예상하고 있다.

조일희 하이드로젠버터플라이 대표

Q. 현재 투자 유치 상황과 유치 계획 및 앞으로의 계획
현재 성남 사업소에서 주로 연구 개발이 이뤄지고 있는데, 연간 400~500대 물량의 드론용 소형 연료전지파워팩을 생산할 수 있을 것으로 보고 있다.

현재 드론과 무인기를 제조하는 스타트업 및 양산업체와 협업하며 실증 작업을 실행하고 있다.

투자 부분은 경기혁신센터와 미국의 액셀러레이터인 프라이머 사제 등으로부터 총 10억여원의 초기투자를 받았고, 실제 매출을 실현시키면서 내년에 후속 투자를 진행 예정이다.

또한, 경기혁신센터를 통해 딥테크 팁스 정부지원사업에 선정되면서 3년간 매년 5억씩 15억을 투자 받은 상태다.

드론용 연료전지를 이용하여 실증 및 매출을 발생 시킨 후 추가 투자를 받고 이후 항공용 고출력 연료전지시스템을 개발 하여 미국으로 진출 후 UAM 회사에 공급할 예정이다.

미국은 UAM 및 항공기 시장 잠재력과 성장성이 가장 우수한 시장이라고 생각해 오는 2026년 미국 법인 설립과 함께 미국 시장 진출을 목표로 하고 있다
Q. 입주 기업으로서 어떤 도움을 받았는가
경기혁신센터의 직접 투자 지원과 TIPS선정 덕분에 자금 조달에 큰 도움이 되고 있다.

뿐만 아니라, 다양한 분야에서 창업기업의 부족한 부분을 해결해주고 있어 편하다.

주기적으로 투자자와 창업자를 연결해주기 위한 네트워킹 행사도 있고 법률, 노무 상담이나 특허 지원 등도 유용하다.

CES 혁신상을 비롯해 해외 진출을 위한 교두보를 마련해 주는 점도 늘 감사하게 생각하고 있다.

올해는 센터가 주관하는 경기도 기후테크 스타트업 육성 사업에 선정돼 지속적으로 큰 도움을 받고 있다.