저온플라즈마 기반 청정수소 생산장치 개발 ‘에이피그린’

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[편집자주] 빅뱅엔젤스는 신용보증기금의 ‘스타트업네스트’ 13기에 참가 중인 스타트업에 대한 액셀러레이팅 프로그램을 진행 중이다. 오는 28일에 데모데이를 앞둔 창업팀이 어떤 서비스를 제공하는지 살펴본다.

현재 투자유치 단계 : 시드
투자유치 목표 금액 : 5억원
투자유치 희망 시기 : 2023년 3분기

수소는 대부분 물(H2O)이나 메탄(CH4)과 화합물로 존재하기 때문에 수소만 얻기 위해서는 수소를 분리해내는 과정이 필요하다. 이 과정에서 발생하는 환경 오염을 줄이고 소요되는 에너지를 절감시켜 수소를 생산해내는 새로운 기술력을 갖춘 스타트업이 기존의 문제 해결을 위해 출사표를 던졌다.

에이피그린은 에너지 투입과 탄소 배출 문제 등 기존 수소생산의 문제를 해결할 수 있는 탄화수소 기반의 친환경적이며 경제적인 수소 생산 및 탄소 처리 장치를 개발하는 스타트업이다. 에이피그린은 수소생산 시 소모되는 에너지를 줄이기 위해 발열반응과 저온 플라즈마를 활용, 투입 에너지를 최소화한다. 저온플라즈마를 활용해 발열반응을 효율적으로 조절하고 에너지 효율을 높여 에너지 소비를 최소화하고 경제성을 향상시킨다. 또 탄소 배출 문제 원천적으로 억제하고 생성된 탄소는 처리하기 쉽도록 탄소를 고체화해 탄소를 안정적이고 안전한 형태로 포집하고 처리할 수 있도록 해준다.

빅뱅엔젤스의 ‘스타트업 네스트(Start-up NEST)’ 13기에 선정된 에이피그린은 수소생산 공정과 장치를 단순화해 공간과 비용을 절감하는 장치 개발에 집중하고 있다. 현장에서 설비공사를 하지 않고도 수소 생산생산이 필요한 곳에 패키징된 제품을 공급하는 방식을 개발, 생산 원가와 인력 투입을 절감시킨다는 계획이다.

지식재산권을 확보한 특허와 출원, 상표 등 기술적인 우위를 바탕으로 오는 26년 200조원으로 성장할 것으로 전망되는 수소생산시장에 생산장치를 공급한다는 목표다. 에이피그린이 타깃하는 중소규모 수소생산장치 시장은 국내 1,500억 원, 글로벌 1조5천억 원 이상으로 예상된다.

에이피그린은 “청정수소 원천기술을 확보해 에너지 안보에 일조하고, 청정수소 생산을 통한 탄소중립적 에너지 전환에 기여하며 대한민국의 에너지 자급률을 제고하겠다”는 회사의 궁극적 비전을 밝혔다.

우리 팀이 해결하려는 문제점이 무엇입니까?

수소는 우주에서 가장 흔한 물질이지만 지구상에서는 대부분 물(H2O)이나 메탄(CH4)같이 화합물로 존재하므로 수소를 분리해야 합니다. 이 과정에서 많은 에너지가 소모되고 대기중으로 탄소가 배출되기도 합니다. 그러므로 만들어진 수소는 깨끗하지만 비싸고 만드는 과정은 아직 깨끗하지 못하고 많은 비용이 드는 것이 현실입니다.

그래서 우리는 에너지 투입과 탄소 배출 문제 등 기존 수소생산의 문제를 해결할 수 있는 탄화수소 기반의 친환경적이며 경제적인 수소 생산 및 탄소 처리 장치를 개발하고 있습니다. 또한 이를 통하여 온실가스 2위인 메탄의 대기 배출 절감, 수소생산에 투입되는 에너지/물 등 자원의 절약 등 수소생산이 초래할 수 있는 다양한 문제점을 해결하여 지구와 우리 사회가 처한 기후 및 에너지 위기 문제에 기여하고자 합니다.

우리 문제 해결 방식은?

수소생산의 가장 큰 두 가지 문제점은 수소를 만들기 위해서는 많은 에너지가 소모되고, 메탄 등 탄화수소를 통해 수소를 만들 경우 탄소 배출에서 자유롭지 못하다는 것입니다.

그래서 우리는 첫째, 수소생산시 소모되는 에너지를 줄이기 위하여 발열반응과 저온플라즈마를 활용 수소 생산시 투입되는 에너지를 최소화합니다. 저온플라즈마를 활용하여 발열반응을 효율적으로 조절하고 에너지 효율을 높임으로써 에너지 소비를 최소화하고 경제성을 향상시킵니다.

둘째, 탄소 배출 문제 해결을 위해서 탄소 배출을 원천적으로 억제하고 생성된 탄소는 처리하기 쉽도록 하는 기술을 적용하였습니다. 수소 생산 시 발생하는 탄소를 고체화하여 탄소를 안정적이고 안전한 형태로 포집하고 처리하여 지속 가능한 방식으로 관리합니다.

이외에도 공정과 장치를 단순화하여 공간과 비용을 절감하고, 개질 반응 시 물을 사용하지 않는 등 수소생산에 들어가는 자원을 절약하는 공정을 적용합니다.

이러한 방식으로 우리는 수소 생산 공정을 개선하고, 탄소배출 최소화, 에너지 효율화, 설치면적 최소화, 경제성 향상, 물 소비 감소 등의 목표를 달성하여 지속 가능하고 경쟁력 있는 수소 생산 시스템을 구축하고자 합니다.

우리의 경쟁력은 무엇입니까?

핵심 기술 장점은 저온플라즈마 기술, 촉매기술, 열화적 반응기술 등 다양한 기술의 효과적 융합을 통한 수소생산에 필요한 에너지 소모의 최소화와 발생하는 탄소의 고부가가치 고체화합물화를 통한 혁신적인 탄소처리 방법, 그리고 이를 실현할 수 있는 초소형 저온플라즈마 반응로 등을 들 수 있습니다.

이러한 기술적인 장점들을 통해 우리는 경쟁사에 비해 이동성, 설치 용이성, 운영 효율성, 생산 능력 확대, 청정수소 생산 및 탄소 활용, 탄소 네거티브 실현 등의 측면에서 경쟁력을 가지고 있습니다. 우리의 기술은 촉매 등 유지관리 비용을 최소화하고 공정을 단순화하여 경제적이고 지속 가능한 수소 생산을 실현할 수 있는 효과적인 솔루션을 제공합니다.

우리가 제공하는 제품/서비스는?

탄화수소(천연가스, 바이오메탄 등)가 공급될 수 있는 곳에서 청정수소를 생산 · 활용하고 발생하는 탄소는 이용 가능한 물질로 전환하여 탄소 배출을 최소화할 수 있는 청정수소생산 시스템을 포터블/온사이트 컨테이너 타입으로 제품화할 예정이며 현재는 20kg/day급 벤치스케일 반응로를 제작하고 테스트 중입니다.

우선적으로 2024년까지 20kg/day 청정수소생산장치 시제품 제작으로 완료하고 2025년 시장 테스트를 진행할 예정이며, 이를 기반으로 2026년 500kg/day, 2027년 1ton/day급의 본격적인 상용제품을 출시할 예정입니다.

우리 제품/서비스가 겨냥하는 시장 크기와 핵심 고객은?

수소생산시장 규모는 당사가 본격적인 상용화를 준비하고 있는 2026년경 약 200조원에 이를 것으로 예상되고 있으며, 당사의 핵심목표시장인 중소규모 수소생산장치 시장은 수소사용 전망 및 기업/정부의 투자계획 등을 고려할 경우 국내 1,500억 원, 글로벌 1조 5천억 원 이상의 시장이 최소한 형성될 것으로 예측하고 있습니다.

우리의 제품은 수소 생산 및 활용 분야에서 다양한 고객을 대상으로 하고 있습니다. 이를 통해 우리는 연료전지 발전용 수소 공급 사업자, 충전용 수소 공급 사업자, 가스 공급회사, 공장 및 연구 시설, 수소 ESS 사업자, 온사이트 수소충전소 사업자, 바이오가스 사업자, 그리고 선박 및 온보드용 수소생산장치를 필요로 하는 기업과 기관들에게 솔루션을 제공합니다. 우리의 제품은 수소 시장의 큰 잠재력과 다양성을 가지고 있으며, 이러한 다양한 고객들에게 안정적이고 지속 가능한 수소 생산 및 공급을 위한 효율적인 솔루션을 제공합니다.

우리의 비즈니스 모델은?

우리의 비즈니스 모델은 중소 규모의 모듈형 청정수소 생산장치를 개발 및 공급하는 것입니다. 즉, 현장에서 설비공사를 하는 것이 아니라 수소 생산생산이 필요한 곳에 패키징된 제품을 공급하는 방식입니다. 이는 현장에서의 공사가 필요없으므로 수요자의 시간 및 비용 절감에 용이한 모델입니다. 현재 2025년 경 출시할 20kg/day급 시장 테스트용 제품의 경우 적은 제작 수량 등을 고려하여 약 2억 원의 가격의 설정하였습니다. 향후 본격적인 양산이 이루어질 경우 50%의 단가인하가 가능해 100kg.day급 5억원, 500kg/day급 25억 원 수준이 될것입니다. 이 가격대는 기존 탄소포집이 없는 SMR장치의 가격 대와 비슷하거나 낮은 수준으로 향후 충분한 가격경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 예상합니다.

우리는 다양한 수소 공급 시나리오에 맞춰 제품을 활용할 수 있습니다. 예를 들어, 발전용 수소 공급을 위해 5kw급 건물용 연료전지에 순수수소를 공급할 수 있으며, 연료전지용 개질기로는 10kw급 연료전지를 지원할 수 있습니다. 또한, 중소규모의 온사이트 수소충전소를 운영하여 수소 연료전지 동력 모빌리티 충전용 수소를 공급할 수 있습니다. 더불어, 연구소나 공장 등에서 순수수소를 필요로 하는 수요처에 안정적이고 지속적인 온사이트 청정수소 생산 및 공급을 제공할 수 있습니다.

이를 통해 우리의 비즈니스 모델은 다양한 수소 공급 분야에서 중소 규모의 청정수소 생산장치를 활용하여 안정적이고 경제적인 수소 공급을 실현하는 것입니다.

우리 팀의 성과는 무엇입니까?

선행연구개발 과제를 통해 상용화 기반 구축을 위한 저온 플라즈마 기반 반응로를 개발하였으며, 이를 통해 연구소, 인력풀, 네트워크, 기본 장비 및 재료 등의 기반을 갖추었습니다. 또한, 리액터의 소형화를 실현하여 모듈화 용이성을 확보하였고, 지속적인 설계-제작-운영 테스트를 통해 스케일업 노하우를 축적했습니다.

우리 팀은 지식재산권 확보를 위해 특허 등록과 출원, 상표 출원을 진행하여 IP 포트폴리오를 구축했습니다. 현재까지 3건의 특허를 등록하고, 국내 특허 1건과 미국 특허 1건을 출원했습니다.

기존 연구개발을 통해 벤치스케일 기술 개발을 완료하고, 현재는 파일럿 스케일 기술 개발을 진행 중입니다. 파일럿 스케일 기술 개발의 완료 후에는 실증 운영 및 상용 시제품 개발과 상용 판매를 계획하고 있습니다.

또한 2022년 12월에는 시드투자를 유치하여 투자금 2억원을 확보하였습니다. 이를 통해 우리 팀은 매출 확정 및 매출을 잘 할 수 있는 성과를 얻을 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.

우리 팀의 경쟁력은?

우리 팀은 수소 산업 경험을 통해 청정수소 생산의 원천기술을 확보하는 시급성을 인식하고 있는 팀입니다. 박태윤 대표는 2017년 수소 기업에 입사하여 청정수소 생산 기술과 장치에 대한 사업적 기회를 발견하고 창업 결정을 하였습니다. 그 후에는 미국으로 이동하여 아이템 발굴을 진행하였고, 2022년 1월에 국내에서 창업하였습니다. 우리 팀의 목표는 대한민국의 청정수소 원천기술을 확보하여 에너지 안보에 일조하고, 청정수소 생산을 통한 탄소중립적 에너지 전환에 기여하며, 대한민국의 에너지 자급률을 제고하는 것입니다.

우리 팀은 다양한 경험과 전문성을 갖춘 멤버들로 구성되어 있습니다. 박태윤 대표는 액화수소 업체의 초기 멤버이자 창립 멤버로서 실전에서 배운 수소 산업에 대한 이해도와 창업 경험을 갖고 있습니다. 김보성 이사 또한 수소기업 창립멤버이자 연구부소장으로 경험을 보유하고 있습니다. Ali T-Raissi 연구소장은 미국의 세계적인 수소 권위자로 40년 이상의 수소 R&D 경력을 갖추고 있습니다.

팀 구성원들은 다양한 국내외 경험과 전문 지식을 보유하고 있으며, 각자의 역할과 전문성을 바탕으로 협력하여 청정수소 생산 원천기술을 개발하고 확보하는 데에 주력하고 있습니다.

우리 팀은 이러한 다양한 경험과 전문성을 바탕으로 대한민국의 청정수소 산업에 기여하기 위해 함께 결성되었습니다. 우리의 경쟁력은 수소 산업에서의 경험과 이해도, 창업 경험, 그리고 청정수소 생산 원천기술 개발에 대한 강력한 역량에 기인합니다. 이를 통해 우리는 대한민국의 에너지 안보와 탄소중립 전환에 기여하고, 에너지 자급률을 제고하는 목표를 달성하기 위해 노력하고 있습니다.

우리가 투자를 받아야 하는 이유!!

첫째. 청정수소 생산의 원천기술을 확보하고 있으며, 이를 통해 저온 플라즈마 기반 반응로를 개발하고 리액터의 소형화를 실현하였습니다. 우리는 지식재산권을 확보한 특허와 출원, 상표 등을 보유하고 있으며, 이를 통해 기술적인 우위를 확보하였습니다. 투자를 통해 우리의 기술을 더욱 발전시키고, 상용화를 위한 추가적인 개발과 제품 개선을 진행할 수 있습니다.

둘째. 수소는 신재생에너지 분야에서 중요한 역할을 수행하고 있으며, 글로벌 수소 경제의 성장이 가속화되고 있습니다. 저희는 청정수소 생산장치를 통해 수소 시장에 진입하고, 다양한 수소 공급 시나리오를 대상으로 제품을 활용할 수 있습니다. 이는 에너지 전환의 필요성과 기후변화 대응의 중요성이 인식되는 현 시대에 큰 잠재력을 가지고 있으며, 투자를 통해 이 시장에서의 경쟁력을 강화할 수 있습니다.

셋째. 우리 팀은 이미 선행연구개발 과제를 통해 기반 구축과 벤치스케일 기술 개발을 완료한 경험을 갖고 있습니다. 또한, MOU 체결과 시드투자 유치를 통해 협력 관계와 자금 지원을 받을 수 있는 네트워크를 갖추었습니다. 투자를 받음으로써 우리는 성공적인 기술 개발과 상용화를 위한 실증 운영, 제품 개발, 판매 등을 진행할 수 있으며, 협력 관계를 더욱 강화하여 성장할 수 있습니다.

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