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전고체 배터리 개발 경쟁 본격화되고 있습니다. 

상용화는 10년 뒤 정도 될 것으로 내다보고 있으나 선점 경쟁이 심화되고 있습니다. 

전고체배터리 썸네일 이미지

차세대 전기차 배터리를 꼽고 있는 '전고체 배터리(All - Solid -State Bettery) 상용화 시기가 조금씩 다고 오고 있습니다. 

일본 완성차 도요타가 최근 전고체 배터리를 탑재한 시제품 차량을 공개했고 LG 에너지 솔루션은 개선된 기술을 선보이고 있습니다. 

전고체 배터리는 양극과 음극 사이 액체 전해질을 고체 물질로 대체한 것입니다. 리툼 이온 배터리에 필요한 전해액과 분리막을 없애고, 더 에너지 밀도가 높은 물질을 넣은 2차 전지입니다. 

효율과 안전성을 모두 높일 수 있어 지금의 리튬이온 배터리를 대체할 것으로 기대됩니다. 

전고체 배터리가 시장성을 확보할 시기는 아직 가깝지 않다는 전망이 우세하지만 기술 경쟁은 점차 치열해지고 

있는 상황입니다. 

1. 전고체 배터리 전쟁

LG에너니 설루션은 지난 24일 미국 샌디에이고 대학과 공동연구로 개발한 장수명 전고체 배터리 기술이 과학 저널 '사이언'에 게재했다는 소식이 들려오고 있습니다. 

연구 중인 기술을 적용하면 기존에는 60도 이상에서만 충전이 가능했던 기술적 한계를 넘어 상온(25도)에서도 충전이 가능합니다. 충방전 수명도 500회 이상 된다는 업체 측 설명입니다. 

LG에너지 설루션 관계자는 -500번 이상의 충전과 방전 이후에도 80% 이상의 잔존 용량을 유지한다고 합니다. 

지금 현재 상용화 된 리튬이온 배터리에 비해 에너지 밀도도 약 40% 높이는 것이 가능하다고 합니다. 

도요타의 경우 전고체 배터리를 장착한 시제품 형태의 전기차를 세계 최초로 공개하면서 세계 관련 업계의 주목을 받았습니다. 

도요타의 제품은 2025년 무렵 시장에 나올 전망이라고 합니다. 순수 전기차가 아닌 하이브리드 전기차에 장착될 예정으로 상용 황에 한발 더 앞서가고 있다는 의미가 있습니다. 

2030년까지 약 16조 원을 전기차 배터리 생산과 개발에 투자하겠다는 계획도 발표를 한 상황입니다. 

도요타의 전고 관련 기술력이 세계에서 가장 앞서는 것으로 알려져 있습니다. 

산업연구원에서는 전고체 배티 특허 출원 건수(2011년~2020년) 전 세계 10위권에 일본 기업이 6곳이 올라가 있고 이준 도요타가 901건으로 가장 많습니다. 

리튬이온 배터리 시장을 한국과 중국 기업에 장악당한 일본 기업들이 전고체 배터리 시장만큼은 빼앗기기 않기 위해 기술 개발에 매진한 결과라고 판단됩니다. 

한국 기업은 3곳으로 일본 다음으로 많습니다. 그 기업들은 삼성전자(184건) LG화학(132건), 현대차(119건) 등입니다. 

2. 갈길이 먼 전고체 배터리 -미래시장 선점 각축전

전고체 배터리 시장을 장기적 관점에서 보고 있습니다.

전고체 배터니의 기존 시장 침투율이 2025년 1.2%에서 2030년 3.8% 수준일 것으로 예측했습니다. 가격이 비싸다는 문제점을 안고 있어 시장 침투가 단기적으로 어렵다는 설명입니다. 

◆증권가 전문가들의 의견

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NH투자증권

전고체 시장 규모를 오는 2025년 15기가 와트시(GWH)에서 오는 2030년 121 GWH로 성장할 것으로 예상하면서도 기존 시장을 대체하기 까진 많은 시간이 필요할 것으로 판단했습니다. 

SK이노베이션의 배터리 분리막 부문 자회사인 SK 아이 이테크 놀로지(SK IET) 역시 전고체 배터리 시장의 개화를 대략 10년 이후로 보고 있습니다. 

SK IET는 지난 4월 기업공개(IPO) 간담회에서 - 전고체 배터리가 상용화되고 대량 생산이 되기 위해서는 빨라야 2030년 이후라고 말하고 있습니다. 

생산하는 분리막은 전고체 배터리에서는 불필요하거나 다른 소재로 대체될 수 있어서 전고체 배터리의 조기 상용화는 이 회사로선 큰 위협입니다. 왜냐하면 상용 화각 되더라도 제조원가의 경쟁률이 떨어져 비싸고, 리튬이온 배터리와 전고체가 상당 기간 공존할 것으로 판단됩니다. 

삼성전자 종합기술원 차세대 전고체전지 기술 개요/자료=삼성전자 제공

그런데도 업계가 전고체 배터리 기술 개발을 멈추지 않는 것은 전기차 시장의 안전적, 장기적, 성장을 위해서 배터리 기술의 고도화가 필수적이어서입니다. 

업계 관계자는 '전기차가 확실한 대세가 되려면 안전성뿐만 아니라 핵심 부품인 배터리의 에너지 밀도를 증가시키는 것이 가장 중요합니다'.라고 합니다. 

삼성 SDI의 경우 삼성전자 종합기술원, 일본 연구소와 협력해 전고체 배터리 기술을 개발 중입니다. 

2027년 이후 상용화를 목표로 주행거리 800km, 1000회 이상 충방전이 가능한 전고체 배터리 연구 결과를 공개해 '네이처 에너지'에 개 하기도 했습니다. 

독일 폭스 바겐, BMW, 현대차, 미국 제너럴 모터스(GM)등 글로벌 완성차 업체들도 2025년~2030년 사이 시범 생산 혹은 양산에 나서겠다고 밝힌 바 있습니다. 

현대차와 SK의 경우 미국 '솔리드 에너지 시스템'에 각각 약 110억 원, 700억 원을 투자했습니다. 

솔리트 에너지는 리튬 메탈 배터리 시제품 개발에 성공, 사업화에 가장 근접한 차세대 배터리 개발사로 평가됩니다. 

고체보다 구현이 쉬운 액체 전해질과 고체 코팅을 조합한 하이브리드 배터리로 차세대 배터리 시장에서 우위를 점한다는 솔리드 에너지의 계획입니다. 

 

 

 

 

 

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편리한 일상생활, 언제나 효성 화학소재 기술이 함께 합니다. 

원료에 제품까지 수직 계열화된 풀리 프로필렌 국내 1위 나일론 필링과 최고 품질의 TPA, 반도체 디스플레이 공정용 특수 가스 NF3 자체 개발한 LCD 편광판용 TAC 필름 세계 최초 상용화 신소재 폴리 케톤 이 모든 것이 글로벌 경쟁력을 갖춘 효성 화학의 소재기술입니다. 

효성화학 공자 전경 이미지 출처: 효성화학 홈페이지 

https://youtu.be/cDEGoXwQJSA

2. 효성 화학 사업분야 및 제품 

 

PP/DH 제품 사진이미지    출처 : 효성화학 홈페이지

◆PP/DH

PP/DH PU의 PP브랜드 'TOPILENE'은 HYPOL 공법 Unipol 공법으로 Homo - polymer, Block co- polymer, Ransdom co- polymer 등의 다 야한 제품을 보유하고 있습니다. 

수준 높은 다양한 제품을 보유하고 있습니다. 수준 높은 기술이 요구되는 특수 용도 제품들은 고온 내압성, 고강성, 고내 충격성, 투명 등 우수한 기능성을 지녀 다양하고 수순 높은 고개 요구에 부응하고 있습니다. 특히 냉온 수용 파이프 재료인 'R200P'는  세계 시장을 선도하며, 레토르트 필름 보호필름도 국내에서 치고 수준의 품질을 인정받고 있습니다. 

일반용도의 제품들도 용도에 적합한 우수한 가공 특성과 물성을 기초로 하여 고객들의 호평을 받고 있습니다. 

 

◆파이프용 PP-R

파이프용PP-R 제품 이미지  출처: 효성화학 홈페이지 

효성 화학은 1998년부터 아시아 최초로 PP-R 파이프용으로 PP Random Coppolymer (PP-R)을 " TOPILENE R 200P라는 이름으로  국내외 유수 파이프 제조업체들에게 공급하고 있습니다. 2006년부터는 세계 일류 상품으로 인정을 받아 고개들의 기대에 부응하고 있습니다. 

- PP-R PIPE MARKET 특징 

전 톤적으로 사용되어온 금속 파이프 소재는 지난 20여 년 동안 플라스틱으로 급속하게 대체되고 있습니다.  그 주요 한 이유는 저렴한 가격, 위생성, 장기 내구성 그리고 환경 친화성 등에서 탁월하기 때문입니다. 

또 플라스틱 소재 자체의 물성 개선 및 가공기술의 발달에 의한 파이프의 내압성, 장기 내열성의 향상도 플라스틱의 사용을 촉진하고 있습니다. 그 가운데 PP-R 파이프에 대한 수요는 PP-R 파이프 시장의 효시인 유럽 시장뿐만 아니라 중동, 중국에서도 빠른 속도로 증가하고 있습니다. 

-R200P 판매

1998년부터 PP-R 파이프 용 제품인 R200P를 아시아 최초로 생산하여 공급하기 시작한 효성 화학은 끊임없는 기술혁신과 시장 개발로 최고의 안정적 품질 기반 위에 괄목할만한 판매 신장을 하고 있습니다. 판매 초기에는 중동, 터키 시장에서 출발하여 중국, 동남아뿐만 아니라 PP-R 파이프의 본고장인 독일 및 체코, 러시아 등 유럽지역까지 판매되고 있습니다. 

◆파이프용 PP-B

효성의 HPPB(PP-B)는 높은 강성과 장기 내구성이 요구되는 하수관용 PIPE 및 산업용 PIPE 용도로 개발되었습니다. 

파이프용 PP-B   출처: 효성화학 홈페이지 

-PP-B PIPE Market 특징

-전 톤적으로 하수관 용도에 주로 사용되어온 pvc파이프는 높은 환경부하 (가소제 물질의 용출, 소가시 다이옥신 발생, 재사용의 어려움, 납계 안전제 사용)로 인하여 선진국을 중심으로 전 책적으로 pp파이프로 대체되고 있습니다. 또 한 기존 pe 파이프 대비 매우 높은 강성으로 사용 중 변형이나 균열을 최소화하여 장기 내구성을 확보할 수 있습니다. 

-HPPB 판매

- 2001년부터 하수관용 고강성, 고충 격 HPPPB GRADE 개발을 시작하여 2002년 1년간 해외 Field 펼까 및 가공성 개선을 통해 20003년 본격 수출을 시작하였습니다. 끊임없는 기술 개발과 생산 안정화를 통해 hppb 파이프 채용 국가인 유럽, 오세아니아를 중심으로 하여 중동, 남미, 아프리카, 중국, 동서남아 지역으로 판매를 확대하고 있습니다. 

또한 플라스틱 지관 등의 산업용 파이프에의 판매도 점차 증가하고 있습니다. 

PP-B PIPE 장점 이미지   출처: 효성화학 홈페이지

용도

오수관 민 우수관 

오수관 및 우수관 이미지    출처: 효성화학 홈페이지 

오수관 및 우수관 지하에 매림 되는 오수관 및 우수관은 누수 인해 주변 토양이 오여 되지 않도록 고강성, 장기 내구성 요구됩니다. 침환경적이고 내화학성 및 강성 이 우수한 HPPB 가 하수관 용도가 타 재료를 대체하여 사용되고 있습니다. 

산업용 파이프 

산업용 파이프 이미지   출처: 효성화학 이미지

플라스틱 지관, 해상용 파이프 등 산업용 파이프의 여러 가지 용도에서 가장 적합한 제품입니다. 

의료용 PP

효성 화학의 의료용 pp 제품은 그 우수한 성능으로 여러 고객으로부터 좋은 품평을 받고 있습니다. 의료용 수액병이나 주사기 등에 적합한 원료로 우수한 생산성, 내열성, 투명성 및 뛰어난 물설을 제공하고 있습니다. 

의료욜 pp제품 이미지  출처: 효성화학 홈페이지 참조

특징 

의료용으로 사용되는 소재는 높은 순도와 안전성을 확보해야 함은 물론 엄격한 품질관리와 까다로운 인증 절차를 거쳐 야 합니다. 효성 화학의 의료용 제품은 오랜 비즈니스 경음을 바탕으로 보다 업 격한 품질 관리 하에 생산되고 있습니다. 

각 지역 벼로 요구되는 인증을 획득하였습니다. 또한, 각각의 용도에서 우수한 생산성과 물성을 보이도록 고객의 요구에 최적화되어 있습니다. 

의료용pp장점 설명 이미지  출처: 효성 홈페이지 

 

투명 용기용 PP

TOPILENE®R301, R601, R701, R801, R901 제품은 투명 용기 제품으로 균형 잡힌 물성과 함께 좋은 가공성과 우수한 투 면성을 위해 특별히 디자인되었습니다. 이 제품은 미국 식품 의약품 (FDA) 규정 21 ㅊㄺ 177.1520을 만족하고 프탈레이트 미 함유 제품입니다. 

투명용기 이미지  출처 효성화학 홈페이지

특징 

투명식 푸 용기는 내용물 및 신선도 확인을 위한 투명성과 유해물질 FREE의 식품 접촉 안정성이 유구됩니다. 

효성 화학의 고투명 PP RANSDOM CO- POLYMER는 투명성과 가공성이 뛰어나고 프탈레이트 미함유 인증과 실 품 접촉 안정성 인증으로 투명 용기, 가전용품, 박막 사출제품, 문구류 등에 적합합니다. 

 

필름용 PP

효성 화학의 필름용 PP제품은 뛰어난 내열 특성으로 레토르트의 멸균 공저에서 우수한 성능을 보입니다. 

또한 LCD 소재의 광학용 보호필름이나 산업용 소재의 보호 필름 용도로 우수한 외관 특성과 뛰어난 필름 성형성으로 높은 품질을 보유하고 있습니다. 

필름용PP  출처: 효성 홈페이지 

특징 

필름용 PP BLOCK COPOLYMER는 레토르트 용과 공학 보호 필름 용이 있습니다. 레토르트 용 CPP는 내열설 및 유통 과정에서의 내구성이 요구되며, 실 품의 맛에 영향을 주지 않는 드의 까다로운 품질이 요구됩니다. 광학 보호 필름은 LCD를 중심으로 다양한 디스플레이에 사용되는 광학소재 펴면을 보호하기 위한 제품으로 GEL -FREE 및 가공 안정성 등이 요구됩니다. 

 

컴파운딩용 PP

TOPILENE® RTPO는 방응기에서 직점 만들어진 TPO로 서 일반블록 제품 대비 내촐 격성을 높인 제품입니다. 

업체 규칙도를 높여 고결정성을 구현하여 강성을 매우 높인 제품입니다. 

컴파운드용PP 이미지    출처: 효성화학 홈페이지 

특징

TOPILENE® RTPO는 30% 이상의 Rubber 함량으로 내충격성이 매우 뛰어난 제품입니다.
TOPILENE® HCPP는 일반 블록 PP 대비 결정 화도를 높인 강성이 매우 뛰어난 제품입니다.

용도

컴파운드 PP사용처 이미지 전장부문  출처: 효성화학 

RTPO 범퍼와 같은 자동차 외장재 용도로 주로 쓰이며 , 내장재 중 부드러운 부분에도 사용 가능합니다. 

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HCPP필러

HCPP필러 제과관련 이미지    출처: 효성화학 홈페이지

 

도어트림 등 자동차 내장재 용도로 주로 쓰입니다. 

내열 가전용 PP

내열 가전용 PP 제품 이미지   출처: 효성화학 홈폐이지

TOPILENE® HJ801R, J801R, HJ800R 제품은 소형 내열 가전제품에 적합하게 개발된 제품입니다.

상기 제품은 우수한 장기 내열 특성으로 UL746B 인증 제품입니다.(RTI 120 ℃)

특징

PP는 용용 온도가 높아 내열성이 요구되는 가전제품에 많이 사요 되고 있습니다. 

특히 효성 화학의 내열 가전용 PP제품은 장기 내열 안전성 인증 , 강성-내충격성, 밸러스 맞춰 뛰어난 생산성으로 고객들에게 오랫동안 호평을 받고 있습니다. 

CAP용 PP

OPILENE® HJ541 CP 제품은 플라스틱 용기의 CAP용도로 특별히 디자인되었습니다. 상기 제품은 뛰어난 강도와 성형 작업성으로 우수한 CAP 특성을 지니며, 압축성형 및 사출성형 모두 적용이 가능합니다.

CAP용 제품이미지   출처 효성 화학 홈페이지 참조

 

특징 

CAP은 기밀성을 위해서 치수 안정성을 가져야 함은 물론 다 야한 환경의 유통과정에서 변형이나 파손이 발 새하지 않도록 적절한 강성과 내축격성의 밸런스가 중요합니다. 

효성 화학에서 만드는 CAP용 제품은 이러한 일반적인 요구 물성을 만족하면서 CCM(CAP CPMPRESSION MOLDING)과 같은 생산라인에서 고소 생산이 가능하도록 최적화된 제품입니다. 

TPA

TPA PU는 고기능성 풀 리체트터 섬유의 주원료일 분 아니라 

타이어코드, 페트병, 폴리에스터 필름 등 각종 산업 및 생활소재의 원료로 사용되는 고순도 TPA를 연간 42만 톤 규모로 생산, 공급합니다. 화섬 산업에서 쌓아온 효성 화학의 화학기술과 경험을 바탕으로 최신 설비와 최첨단 공법에 의해 생산되는 효성 화학의 고순도 TPA는 최고의 품질과 안정된 물성으로 한국은 물론 아시아와 유럽 등 세계 각지에서 풀리에스터 관련 제조업체의 경쟁력 향상에 기여하고 있습니다. 

TPA 제품이미지    출처: 효성화학 홈페이지 

POK

효성 화학이 세계 최초로 상용화에 성공한 POKETONE은 유해물질이 없고 인체에 무해한 소재로써, FDA 인증 및 녹색인증을 취득하였으며 내화학성, 고추 역성, 내마모성 등 탁월한 성능을 보유하고 있습니다. 

자동차 부품 수도계량기 정수기 부품 , 컨베이어, 완구제품 , 의료 부품 , 파이프, 필름 등 일상생활의 다양한 분야에 화용 될 뿐 아니라 EBOH 레토르토 물성 개선, NYLON6 충격 강도 개선, 강판 경량화 등 여러 분야에 할 용 되고 있습니다. 

 

용도

자동차 제품 사용 관련 이미지   출처: 효성화학 홈페이지

자동차 - 우수한 내화학성, 내충격성, 내유성과 가스 차단성으로 커넥터류, 리어류 연료계  부품 등 다양한 용도에 사용할 수 있습니다. 

전기전자 제품 사진 이미지   출처 : 효성화학 홈페이지 

전지 전자 - 뛰어난 내충격성과 난연성, 가공성으로 커넥터류, 스위치류, 기어류 부품 등 많은 전지전자 제품의 품질을 향상합니다. 

산업관련 자제 제품이미지   출처: 효성화학 홈페이지 

산업 자제- 내마모성이 현존하는 엔지니어링 플라스틱 중 최고 수준이며 우수한 내화학성, 내수성으로 식품 및 물 접촉 부품, 화장품 부품 등에 사용되어 친환경적인 혁신을 불러옵니다. 

화장품 케이스  제품 이미지  출처: 효성화학 홈페이지 

기타-우수한 내화학성, 가스 차단성으로 파이프, 튜브, 필름으로 사용되어 탁월한 성능을 발휘합니다.

 

Neochem

최첨단 사업인 반도체, display, 태양전지 등에 사용하는 산업용 특수가스, 삼불화 질소(NF3 Gas)를 자체적으로 개발한 Neochem PU는  최신 설비와 화학분야에서 쌓아온 효성 화학의 노하우와 기술력을 통해 고품질의 제품을 생산 및 판매하고 있습니다. 또한 반도체 DISPLAY 시장의 확대 추세에 발맞춰 생산라인을 지속적으로 증설, 안정적인 공급 체계를 구축했으며 특수 가스 전문 생산 엄체를 목표 다양한 제품 생산을 추진하고 있습니다. 

NEOCHEM 제품 이미지   출처: 효성화학 홈페이지 참조

주요 제품

삼불 화질수(NF3) 반도체 및 디스플레 CVD CHAMBER 세정 및 반도체 식각용으로 사용되는 무색의 비 반응성 GAS로 99.99% 이상의 순도를 자랑하고 있습니다. 

20% F2/N2 혼합가스- 반도체 LPCVD 장비의 CHAMVER 세정용으로 사용되는 자극적인 냄새의 옅은 노란색, GAS로 CHAMVER 벽면에 생성된 불순 잔류물과 F2간의 반응으로 CHAMVER 내벽을 세정합니다. 

필름

필름 PU는 섬유산업에서 축적된 기술을 근간으로 1996년 NYLON 필름, 1997년 PET필름 사업에 진출하였습니다. 

NYLON 필름은 충격 강도, 내 핀홀 성, 인쇄성, 산소 차단성이 우수한 소재로 식품 포장 및 다양한 생화 용품의 포장재로 널리 활용되고 있습니다. 

효성 화학의 나일론 필름은 안정된 품질을 바탕으로 국내 나일론 필름 시장 1위 시장을 선도하고 있으며 중국 증 서울 통해 global LEADER로 도약하고 있습니다. 

PET 필름은 가도, 내열성, 치수 안정성 등이 우수한 필름으로 포장용, 광학용을 비롯한 전지전자요 및 각종 산업용 소재에 쓰입니다. 

효성 화학은 끊임없는 기술 개발을 통해 광학용, 공정 이형용, 윈도용 등 고부가가치 필름 분야에 진출하여 성장 기반을 강화해 가고 있습니다. 

PET필름은 포장용, 산업용, 광학용의 SPEACIALTY 제품의 MARKET LEDER도 도야하고 NYLON 필름은 GLOBAL NO. 1 이 되고자 합니다. 

필름 이미지     출처: 효성화학 홈페이지

 

특징

필름 PU는 TUBULAR와 T-DIE 축차 연신 설비를 모두 보유하여 다양한 품종의 제품을 공급하고 있습니다. 

낮은 산소 투과도, 우수한 내한성, 우수한 내 핀홀 성으로 냉장, 냉동, 레토르트 식품과 리피 용기의 포장용으로 사용되고 있습니다. 특히 우수한 내열 특 서울 가진 RT GRADE, 제약용 성형에 탁월한 가도를 가진 DT GRADE 등이 널리 사용되고 있습니다. 

용도

필름제품 관련 이미지   출처: 효성화학홈페이지 참조

일반 식품 /세제/레토르트 용

일반식품

냉장상태에서 내용물의 부패를 방지하고, 장기보존을 위하여 사용되는 일반적인 포장지로 보존기간을 늘리고 유통 중 파손을 방지하기 위해 사용되는 일반적인 포장형태입니다. 

가장 일반적인 NY포장장의 형태로 대부분 , NY, LLDPE층 구성을 가집니다. 

세제

세탁세제 및 섬유유연제, 샴푸 등 주로 액상이나 분말 형태의 내용물의 포장지입니다. 

사용하던 용기에 내용물만 다시 채워 넣어 쓸 수 있게 만든 리필용 포장지로 내용물의 하중을 버텨야 하고, 제품 낙하 시 터 짐 발생 방지가 요구됩니다. 

레트로용

조리 가동된 실 품을 밀봉 포장하여 가압 살균(120도 × 30 min)하는 식품 포장지로 조리, 반조리된 인스턴트식품 발달과 전재 레인지용 식품 소비 증가로 수요 증가 추세입니다. 

 

제약욜 포장지 제품 이미지   출처: 효성화학홈페이지

제약용

높은 보호 차단성을 요구하는 알약과 캡슐을 포함하는 제약용 포장지로 종방향/횡방향 물성 밸런스 및 등방성이 요구됩니다. 

이접착 제품 이미지     출처: 호셩화학 홈페이지

이 접착

이접 차 coating 처리되어 피착재와 월등히 우수한  Lamination 및 잉크 접착력을 제공하는 기능성 필름입니다. 

국내 유일의 이 점착 코팅 제품으로 일반 제품 대비 높은 수준의 이접 착력을 제공합니다. 접착력 비교 이반용은 30% 이하지만 이접 착용은 70% 이상으로 합지 제품의 층간 접착강도를 향상해 박리현상 방지합니다. 

Optical Film

LCD 편광필름 제작 이미지   출처: 효성홈페이지 

opticla film pu는 tv, 모니터, 노트북 등에 사용되는 LCD 편광판 내의 PVA편관 필름을 보호해 주는 TAC(TRI-ACETYLCELLULOSE) 필름을 차 체적으로 개발, 생산하고 있습니다. 

2009년 울산 LCD 용 TAC 필름 공장을 건설, 한국 업체 최초로 TAC 필름을 양산 중이며, 2013년 옥산에 완공된 TAC 2호기 공장 가도 응로 연간 1.1억㎡의 생산능력을 보유하고 있습니다 

그리고 최근 디스플레이 최대 시장으로 부각되고 있는 중국 시장에 진입하여 판매를 확대하고 있으며, 전자재료 산업의 기술 발전에 따라 TAC 필름 기술을 기반으로 신규 필름을 개발하여 다양한 광학용 필름 시장으로 확대하고 있습니다. 

 

LCD용 TAC 필름 개요

LCD용 필름제작과정 설명 이미지    출처: 효성홈페이 참조

위 내용과 같이 효성 화학 관련 제품에 대해 알아보았습니다. 

화학제 품 이에 외에도 앞으로 먹거리 사업인 수소 관련 사업을 추진하고 있습니다. 

수소 관련 사업에 관한 내용은 다음 글에서 소개하도록 하겠습니다. 

 

 

 

 

 

 

2021.09.26 - [주식뉴스] - 효성그룹- 수소액화 사업 새로운 백년지계

 

효성그룹- 수소액화 사업 새로운 백년지계

독일 린데 합작하여 연간 생산 1.3만 톤 액화수소 공장 건설 초저온을 통한 액화로 저장, 운송, 충전, 효율화 미래 에너지 수소 사회시대가 성큼 다가왔습니다. 수소 경제구모는 2050년 3000조 원에

young76.tistory.com

 

 

 

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포스코- 일신 KINTEX에서 열린 2021 수소 모빌리티 쇼에 참가. 

수소모빌리티+쇼란?
세계 최초 국내 최대 수소 모빌리티 전문 전시회로 국내외 수소 산업의 선도기업이 한자리에 모인 자리에 모인것으로 국내외 수소관련기업 150여곳이 참가하였습니다. 
수소연료 전지와자동차와 수트램 등 수소동력 기반 모빌리티와 수소 인프라 수소에너지 등 수소산업 관련 최신 기술을 소개했습니다. 

2021수소모빌리티 쇼 포스코부스 이미지 출처 포스코 제공

포스코 그룹은 포스코를 비롯

포스코 인터내셔널, 포스코 건설, 포스코 에너지, 포스 SPS, 포항 산업과학연구원(RIST) 충 6개의 그룹사가 참여해 그룹 수소 사업이 벨류 체인(Value-Chain) 전반에 걸친 사업 계획을 발표했습니다. 

포스코는 강재를 황용해 다양한 디자인과 질감을 구현한 부스는 튼튼하면서도 한층 더 세련된 느낌을 받을 수 있습니다. 

포스코 부스는 3개의 존으로 구분되어 있었습니다. 

1.자연으로 부터의 수소를 만들다

2. 수소저장 -인프라 세상과 수소를 연결하다. 

3. 수소를 세상으로 움직이다. 

 

1. 자연으로 수소를 만들다. 

자연으로 수소를 만들다. 부스 이미지 출처:포스코 홈페이지 

포스코, 친환경 실천 기업으로 도약하다.

부생 소소와 태양광과 풍력 등 재생 에니는 물론 현재 포스코에서 추진 중인 프로젝트를 만나볼 수 있었습니다. 

평소 수소에너지에 관심이 었었다면 부생수소에 대해 한 번쯤 들어 본 적이 있을 것입니다. 

포스코는 COG와 FOG로 부터 수소를 추출해 2026년까지 연산 7만 톤 생산 체제를 구축 및 공급할 예 점으로 이는 연건 46만 대의 수소 승용 창에 공급할 수 있는 규모입니다. 

부생수소란?

부생수소는 석유 화학이난 철강 공정 등에서 부수적으로 나오는 수소로 , 나프타를 분해해 에틸렌 프로필렌 등 석유 화학제품의 기초 원료로 만드는 과정에서 발생합니다. 즉 수소를 일무 거 만등어 내는 것이 아니라 석유 화각 공정 등에서 발생하는 것으로 '튜브 트레이러'라고 부른 소수전등 화물차로 운반해 수소 탱크에 보관하게 됩니다. 

순수한 소를 얻기 위해서는 보통 3가지 방법이 사용됩니다. 

  1. 석유화학 공정이나 철강 등을 만드는 과정에서 부수적으로 나오거나(부생수소)
  2. 천연가스를 고온 고압에서 분해하거나(개질 수소)
  3. 물을 전기 분해(수전해)하는 방법이 이에 해당합니다. 

현재는 전 세계에서 개질 수소 생산법이 가잔 높음 미유 릉 차치하고 있습니다. 

- 수전해의 경우 가장 친환경적이지만 생상 비용이 높고 

-부생수소는 저렴하지만 생산량이 제한돼 있다는 단점이 있기 때문입니다. 

다만 석유화학 고업이 발달한 우리나라 경우 부생수소가 약 90%로 높은 비율로 차지하고 있습니다. 

부생수소는 생산량에 한계가 있으나 수소생산을 위한 추가 설비 투자비용 등이 없어 경제성이 높다는 장점이 있습니다. 

2. 수소저장 -인프라 세상과 수소를 연결하다. 

현제 포스코 인터네셔녈은 경쟁력 있는 천연가스 및 LNG에서 수소를 추출하고 CO2를 포집 및 저장하여 만드는 블루 수소와 블루 암모니아에 관련해 동남아, 중동, 러시아, 호주 등의 지역에서 공동으로 프로젝트를 추진 중입니다. 

다음에 주목해야 할 부부이 그린 수소 생산입니다. 

포스코 그린수소에너지 관련 이미지 출처: 포스코홈페이지

재생에너지를 통해 생산돼 전기로 물을 분해하여 만들어진 수소를 그린 수소라 칭하며, 해상과 내륙 운송을 위해 암모니아 형태로 합성하여 운송하는 것이 특징입니다. 

포스코는 재생에너지원이 우수하고 부지-인프라가 갖춰진 지역을 선점하여 가격 경쟁력 있는 그린 수소를 생산하고 이를 암모니아로 합성하여 국내로 도입하 거 난 해외 수요처에 공급한 계획이라 합니다. 

대표적으로 포스코가 개발을 주도하는 오만 프로젝트의 경우

그린 암모니아 연산 120만 톤 규모의 대형 프로젝트이며, 2040년 200만 톤, 2050년까지 연산 500만 톤의 그린 수소 생산을 목표로 현재 중동, 호주, 남미와 같이 다양한 지역에서 글로벌 메이저 기업들과 협력을 추진하고 있습니다. 

바로 재생에너지를 실생활에 활용할 수 있는 사례를 적용한 모형으로 태양광을 이용한 조명시설과 휴게시설을 모형화한 것입니다. 

그렇다면 과연 이 제품들에는 포스코의 어떤 기술이 들어간 것일까요?

정답은 바로 포스맥(PosMAC)입니다. 

포스맥(PosMAC)이란?
PosMAC은 POSCO Magnesium Aluminium Coating product를 나타내며, POSCO 고유 기술로 개발된 3원계 고내식 합금도금강판을 말한다.

포스맥을 활용한 휴개시설과 조명시설 이미지 출처: 포스코 홈페이지

태양광이나 풍력 설비는 극한의 상황에 노출되어 20년 이상을 버텨야 하는데 포스코에서 개발한 포스 맥과 풍력용 강재를 활용하면 오랫동안 설비를 안전적으로 유지할 수 있습니다. 

또한 포스코는 포항 산업과학연구원과도 함께 암모니아 기반 수소 추출 기술 상용화 개발을 추진 중입니다. 

다시 말해 해외에서 도입한 암모니아를 수소를 사용하기 위해선 암모니아를 분해하여 다시 수소로 추출하는 것입니다. 

현장에서는 고망간강 저장탱크를 비롯해 수소차 연료탱크, 수소배관 실물들도 전시되어 이해도를 높일 수 있습니다. 

미래수소도시이미지 출처: 포스코 홈페이지

뿐만 아니라, 스마트 기술로 건설하는 미래 수소도시 모형 존에서는 포스코 그룹이 보유한 밸류체인을 통해 해외 수소의 도입과 우리의 일상생활로 이어지는 공급 프로세스를 한눈에 살펴볼 수 있었습니다. 

3. 수소로 세상을 움직이다. 

수소의 활용 과정에 대해 알 수 있었는데 혼소 발전-암모니아, 혼소-수소 드론 연료전지 분리판의 순서로 안내되어 있었고 포스코의 다양한 수소 모빌리티 사업 계획에 대해서도 알리며 부스 투어는 마무리됐습니다. 

수소드론 연료전지 분리판 이미지 출처:포스코 홈페이지 

특히, 기가 스틸과 포스코 자체 개발 강재가 어떻게 적용되었는지를 상세 설명과 함께 모니터 디스플레이로 영상을 감상할 수 있었고, 수소 전기차 핵심 부품도 전시되어 평소 수소차에 관심이 많은 이들에게 다양한 정보를 제공하는 자리였습니다. 

현장에서는 수소연료전지 분리판과 수수 전기차 구동모터 코아를 직접 눈으로 확인할 수 있어 이목을 집중시켰습니다. 

수소차 핵심부품 관련 이미지   출처: 포스코 홈페이지

수소연료전지 금속분리판용 극박 압연 및 성형 기술은 수소 연료전지 금속분리판의 핵심 소재인 스테인리스 스틸 POSS47 FC를 포스코 SPS 고유의 정밀 극박 압연 기술을 통해 0/05MM의 얇은 두께로 구연하여 성형하는 기술로, 특히 후처리 공정을 통해 코팅 과정을 생략하여 환경 유해 물질을 최소화 함으로써 친환경 소재로도 우수한 평가를 받고 있습니다. 

또한 E AUTOPOS(오토 포스)  설루션인 셀프 본딩 기술에 대해 살펴볼 수 있었는데, 전기강판에 본드를 닷트(DOT) 방식으로 도포해 적층 하는 기존의 방법이 아닌, 전기 강판 전면에 본드가 도포된 상태에서 가열, 가압 적층함으로써 소음과 효율을 혁신적으로 개선할 수 있는 신기술로 포스코가 2016년 개발했습니다. 

포스코 그룹은 지난 8월 현대차, 기아에 포스코, E AUTOPOS 셀프 본딩 기술 적요한 구동 모터 코아 공급권까지 확보하며 글로벌 1등 친환경차 부품사로 도약할 수 있는 전기를 마련하기도 했습니다. 

E AUTOPOS 셀프본딩 기술 적용한 구동 모터 코아 이미지 출처 :포스코 홈페이지

 

마지막으로 포스코 전시의 하이라트라고 할 수 있는 수소 환원 제철입니다.

수소환원 제철은 전동적 쇳물 생산 방식인 고로(용광로) 공법을 대체하는 신기술로 석탄 대신 수소를 환원제로 사용해 기존 고로 공법과 달리 CO2 배출 없이 철을 생산할 수 있는 수소경제시대의 핵심 기술을 말합니다. 

포스코는 현제 보유 중인 파이넥스 기술을 기반으로 연구개발을 지속해 수소 환원 제철 공 버을 상용화 할 계획으로 포스코가 꾸꾸는 2050년의 제철소가 궁금하다면 그저께 영사로 확인해 보세요 

https://youtu.be/iw-zmEGVa1 g

파이넥스(FINEX)

포스코가 세계 최초로 개발한 제철기술로 자연 상태 가루 모양의 철광석과 일반탄을 바로 사용해 쇳물을 생산하는 설비를 말합니다. 

포스코는 앞으로 탄소 중립에 영할 수 있는 다양한 탄소 저감활동에 주력한 계획입니다. 

친환 결을 실천하는 기업, 그린 수소 선도기업으로 도약할 것입니다. 

 


 


*파이넥스(FINEX): 포스코가 세계 최초로 개발한 제철기술로 자연 상태 가루 모양의 철광석과 일반탄을 바로 사용해 쇳물을 생산하는 설비를 말한다.

랜선으로 만나본 2021 수소 모빌리티+쇼! 2050년 탄소중립을 달성하겠다는 포스코의 의지가 느껴지지 않았는가?

포스코는 앞으로 탄소 중립에 기여할 수 있는 다양한 탄소 저감 활동에 주력할 계획이다. 친환경을 실천하는 기업, 그린 수소 선도기업으로 도약할 포스코에 많은 관심과 기대 부탁드린다.

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슈퍼커패시터 핵심기술 이미지

슈퍼커패시터 핵심기술, 구조별 종류 

오늘은 슈퍼커패시터 3번째 이야기를 시작합니다. 

슈퍼커패시터 내 적용되는 핵심 기술

슈퍼커패시터 내 적용되는 핵심 기술 이미지 *출처 : 중소벤처기업부, 중소기업기술정보진흥원

◆슈퍼 커패시터의 기술 구조별 종류 슈퍼커패시터는 전해질의 이온이 전극 표면에 흡착하고 탈착 되는 과정이나 표면화학반응을 통해서 충, 방전이 진행되며, 이온의 흡, 탈탁에 의한 수 펴 커 패 시터를 전기 이중츨 커패시터 (ECLC: Electrical Double Layer Capacitor)이라고 하며, 표면 화학반응을 수반한 슈퍼커패시터는 유사 커패시터 (PSEUDOCAPACITOR)이라고 한다. 또한 이들의 특성을 비대칭 전극을 사용하여 적당히 혼합한 하이브리드 슈퍼 커패시터(HybridSupercapacitor)가 있습니다. 

 

슈퍼커패시터의 종류와 구조

슈퍼커패시터의 종류와 구조 이미지  *출처 : Yoon et al. Nanotechnology, 27, 172001(2016)

 

1. 전기 이중층 커패시터( Electrical double layer capacitor)

전극과 전해징의 계면에서 형성되는 전기 이중층과 관련되는 것으로 두 개의 분극 성 전극으로 이루어지고 있습니다.       이방식의 충전과 방전 원리는 그림과 같이 전극-용액 계면에 전하가 배열됩니다. 진기 이중층 커패시터는 대칭의 활성탄 전극, 분리막, 전해액으로 이루어져 있으며 충전 시에는 전해액 내의 전해질 이온이 전전 기적으로 전구 표면에 흡착하여 전극과 전해액 계면에 전하를 전기적 이중층 형태로 축적하고 방전 때는 역으로 흡착되었던, 이온이 전해액 내로 확산되는 메커니즘을 갖습니다. 

 

전기 이중층 커패시터의 구조

전기 이중층 커패시터의 구조     *출처 : MCTnet, 한국과학기술정보연구원

 

따라서 전기적 화학반응이 없고, 충/방전 시 흡역반응을 하지 않으므로 화학반응을 수반하는 일반적인 이차전지와는 작동원리가 다릅니다. 이러한 이유로 전기 이중층 커패시터는 전지에 5배 이상의 높은 출력의 파워와 장수명의면서도 저온 환경에서도 좊은 출력밀도의 특성을 가지는 등, 추가적인 보호회로 없이도 안정성이 우수하다는 장점을 가지고 있습니다. 

전기 이중층 커패시터는 이러한 특징으로 초기에는 휴대용 통신기기 및 가전제품의 메모리 백업 용에서 적용되었으며, 지속적으로 적용 범위가 점차 확대되어 최근에는 군사요, 의료용, 하이브리드 전기 자동차(HEV: Hyvrid Electric Vehicle) 및 신재생 에너지 보조전원에 이르기까지 적용분야가 다 야해지고 있습니다. 하지만, 전기 이중층 커패시터는 전극 표면에만 전하가 축적되기 때문에 2차전 지보다 용량이 적고, 상대적 체적이 크므로, 고에너지 밀도가 요구는 적용 분야에서는 단독으로 사용되지 못하고 2차 전지와 병렬로 연결하여, 보조 전원으로 사용되는 한계가 있습니다. 

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2. 유사 커페시터 (Pseudocapacitor)

유사 커페시터란 슈도 커패시터라고도 하며 정전기적인 이온의 흡, 탈착만을 사용하는 전기 이중 층 커패시터와는 달리 전기화학적인 산화환원 반응을 수반한 커패시터입니다. 기존의 정전기적 대전만을 이용하여 에너지를 저장하는 커패시터와 달리 전해질 속에 들었는 양성자(H+)가 전극 표면에서 전기 화학적 반응으로 전력 전하 이동을 유도하여 충, 방전이 이어나 기존의 커패시터보다는 배터리와 더 유사한 에너지 저장 방식이며, 충방전, 특성 자체는 커패시터와 흡사하여 커페시터의 일종으로 분류했으나, 전극에서의 전기화학적 반응을 수반하고 있다는 특징이 있습니다.

산화 전극의 한쪽 면에 음전하를 대전시키면 전해 질속의 양성자 (H+)가 전극에 흡착되어 위와 같은 산화 화원 반응을 일으키게 됩니다. RuO2전극을 음전하로 대전시키면 전극은 양성자를 받고 환원되어 최종적으로 Ru(OH) 2 상태로 존재하게 된다. 역과정으로 대전된 전압을 제거하 겨 방전시킬 경우(ru(OH) 2 상태에서 양성자를 전해질로, 전자를 Current Collector로 방출하게 됩니다. 

이는 산화환원 반응을 수반하지 않고 단순 대전시키는 전기 이중층 커패시터보다 산화환원 반응을 통해 전자를 Ru(OH) 2 형태로 더욱 많이 저장할 수 있으며, 이에 따른 커패시턴스의 증가를 가져오게 되어 이러한 유사 커패시턴스는 같은 면적 대비 전기 이중층 커패시터보다 100배 이상 커페시턴스가 증가하게 됩니다. 

전도성 고분자를 포함한 전극은 금속 산화물에 비해 낮은 산화환원 빈도, 충, 방전 횟수의 증가에 따른 안정성 저하 등이 문제점으로 지적되고 있으나, 소자 부분에서 유연성을 가질 수 있다는 장점이 있어 유연전자소자 분야에서 활용되고 있습니다. 

그라나 유사 커패시터 물지만으로는 실제적으로 제작한 소자의 커패시턴스를 향상하기에는 무리가 있기에 그렇기 때문에 전기 이중층 커피 시터의 전극 활물질로 사용되는 탄소기바물질에 전도성 고분자나 금소산화믈을 적층 하거나 성장시켜 함께 사용합니다. 

 

유사 커패시터의 구조

유사커패시터의 구조    *출처 : Meetyou Carbide, 한국진공학회

 

3. 하이브리드 커패시터(Hyvrid Super capacitor)

하이브리드 커패시터의 원리는 양극과 음극에 서로 다른 비대칭 전극을 사용함으써 한쪽 극은 고용량 특성의 전극재료를 사용하고 반대 극은 고출력 특서 전극재료를 사용하여 용량 특성을 개선한 커패시터이고, 아래 그림은 하이브리드 커패시터의 개념을 나타내는데, 

커페시터 용량은 1/C = (1/C+)+(1/C-)로 주어지며, C-에서 C+로 전하되므로 전체 용량은 C+에 의하여 결정됩니다. 저전압-고용량 하이브리드 케패시터에서는 약가 소재를 용량이 큰 금속 산화물을 주로 사용하여 단위 중량당 에너지 밀도를 향상할 수가 있는데 , 슈퍼커패시터와 이차전지의 중간적인 특성을 가지며, 작동 전압은 전해질 및 전극재료의 특성에 영향을 받게 되어 수용성에서는 약 2V, 유기성 에슨 약 4V의 작동 전압을 가지게 됩니다. 

이와는 달리 고전 암 -저용량형의 하이브리드 커페시터에서는 양극으로 유전체를 사용하여 작동 전압을 결정하게 되고, 악극은 보다 큰 용량을 가지는 전극 전암은 전해질에 따라 결정되지만 하이브리드 커패시터에서는 양극의 내전압이 하이브리드 케패시터의 작동 전압이 되기 때문에 고전압 화가 가능한 장점이 있습니다. 

하이브리드 커패시터 개념도

하이브리드 커패시터 개념도 이미지   *출처 : 한국환경산업기술원(KEITI)

 

슈퍼커패시터 종류 및 특성

분류특성 전기 이중층 커패시터 유사 커패시터 하이브리드 커패시터
전극재료 활성탄 탄소에어로겔 금속산화물 전도성 고분자 탄소재 금속산화물 전도성고분자
전해질 수계 비수계 수계 수계 비수계 수계 비수계
작동전압(V) > 1 > 3.3 > 1 > 2.7 > 1 > 4.2
메커니즘 전기이중층 전기이중충 + 산화환원 전기이중층 + 산화환원
비고 양극과 음극에 동일전극 복합재 형태로도 사용 전극 하이브리드가 일반적(탄소전극 + 금속산화물 전극)

 

◆슈퍼커패시터의 외 행적 분류 및 용도별 분류

슈퍼커패시터는 외형적 크기에 따라 코인형, 원통형 및 가격으로 분류할 수 있으며, 코인형 전기 이중층 커패시터는 한쌍의 시트 형사의 활성탄 전극이 격리막을 사이에 두고 배치된 형태로, 이들 전극에 전해액을 침투시킨 상태로 상, 하 금속 케이스, 패킹에 의해 외장 봉입됩니다. 

각각의 활선 탄소 전극은 상, 하의 금속 케이스에 도전성 접착제에 의해 접촉되어 있으며, 단 셀의 정격 전압은 2.5V를 나타내나 2가지 셀을 직렬로 접촉하는 것에 의해 5.5V의 정격전압을 나타냅니다. 용량은 2F 이하이고, 저 전류 부하에의 용도에 이용되고 있습니다. 각형 슈퍼커패시터는 알루미늄 집전체의 표면에 활물질을 도포 형성시킨 한쌍의 전극 사이에 격리막을 두고 대향 배치된 구조로 단자 인출방식이 간단합니다. 

또한 전극 대향 면적이 넓고 활성탄 전극 두께가 박층ㅎ화가 가능하기 때문에 전극체 중의 확산 저항이 적고, 코인형에 비해 대용량, 고출력 화가 용이하고 , 대전류 부하 용도에 적용 가능합니다. 

원통형 슈퍼커패시터는 알루미늄 집전체의 표면에 활물질을 도포 형성시킨 한 쌍의 전극 사이에 격리막을 둔 상태로 감고 이것에 전해액을 침투시켜 알루미늄 케이스에 삽입하여 고무로 봉입 한 구조를 가지고 있습니다. 

알루미늄 집전체에는 리드선이 연결되어 있고, 이것에 의해 외부로 단자가 인 출되고, 특성과 용 되는 각형과 유사합니다. 

그러나 대용량 원통형의 경우 수많은 인출 단자들로 인해 접촉 저항이 증가로 인한 출력 특성의 감소를 가져옵니다. 

이를 보완하기 위해 개발된 구조가 Up-cap 구조로 양, 음극 전극 자세를 상, 하 알루미늄 케이스를 용접에 위해 부착시킨 구조를 가지고 있습니다. 

Up-cap 구조화 양, 음극 전극 자체를 상하 알루미늄 케이스에 용접에 의해 부착시킨 구조를 가지고 있습니다. 

up-cap은 1000F를 넓은 초 대용량 슈퍼커패시터에 적합하고, 단자 인출방식의 개량에 의해 초저저항을 실현합니다. 

슈퍼 케패시터의 외형적 분류

슈퍼 케패시터의 외형적 분류 이미지 *출처 : MCTnet, 한국과학기술정보연구원

 

 

슈퍼커패시터의 용도별 분류

 

 

 

 

 

 

 

용도 소형(1F 이하) 중형(1~100F) 대형(100F~)
메모리 백업 전자기기 클록/메모리 산업용 기기 메모리 -
전원전력 백업 - 상시기동 대기 전자기기 (가전기기, 통신기기) UPS, 수변전설비
태양광 발전 시스템 솔라워치 자발광식 도로등 주택태양광 발전 시스테므 전력저장
모터, 액추에이터 HDD 암 구동 어뮤즈먼트 기기 - 전기자동차나, 전동차량 철도 포인트 절제
이차전지 수명향상 PDA, 셀룰러 단말 PDA, 셀룰러 단말 차세대 저공해 자동차 (HEV, PEV, FCEV)
전압변동 흡수 PDA, 셀룰러 단말 PDA, 셀룰러 단말, 각종 자동차 전장 차세대 저공해 자동차 (HEV, PEV, FCEV)

 

◆슈 커패시터 기술개발 이슈

중소기업 벤 터부와 중고시업 기술 정보원 진흥원에서 발간한 중소기업 전략 시술 로드맴 2021~2023 이차전지 보고서에서는 초고용량 슈퍼 커피 시터는 일본이 최고 기술국으로 평가되었으며, 우리나라는 최고 기술국 대비 79.9%의 기술 수준을 보유하고 있으며, 최고기술국과의 기술격차는 1.9년으로 분석하고 있습니다. 

중소기업의 기술경쟁력은 최고기술국 대비 74.6% 기술격차는 2.6년으로 평가하고 있으며, 기술 격차의 순서는 미국(95.4%), 중국 88.8%), EU(81.3%), 한국의 순으로 평가하고 있습니다. 

또한 슈퍼커패시터용 전극 재인 활성탕은 일본 기업인 KURARAY CHEMICAL, OSAKA GAS CHEMICAL이 주요 시장을 장악하고 있으며, 일본의 수출 규제로 인하여 소재부품의 국산화 문제가 대두되고, 있고, 현재 슈퍼커패시터의 구성요소 전해액을 제외한 대부분이 수입에 의존하고 있어 국산화 기술이 요구되고 있습니다. 

국내 주요 탄소 소재 규모

구분 수입 의존도 2008년 2015년 2025년(E) 연평균성장률(%)
탄소섬유 100% 756 2,572 14,797 19.10
카본블랙 12% 7,743 9,960 14,271 3.70
인조흑연 100% 5,250 10,454 27,961 10.30
활성탄 82% 779 1,352 2,973 8.20
다이아몬드 86% 24 39 75 6.80

 

◆슈퍼 커패시터 국내 기술 발전 동향 

정부의 한국형 뉴딜 정채 발표, 미국 바이든 대통령 후보의 그린 뉴딜 공약 발표 등으로 친환경 에너지에 대한 관심이 커지고 있는 가운데 친환경 에너지 산업의 핵심 부품인 슈퍼 커페시터의 특허 출원도 나날이 증가하고 있습니다. 

2020년 특허청 전기 통신 기술 심사국에서 조사한 슈퍼커패시터 관련 특허 출원은 2013년 이전에는 나날이 증가하고 있습니다. 2020년 특허청 전기통신 기술 심사국에서 조사한 슈퍼커패시턴 관련 특허출원은 2013년 이전에는 연평균 80건 이하에 불과했으나, 2014년 기점으로 극격히 증가하여 최근 5년간 (2014~2018년) 연평균 122건 특허출원이 이뤄지고 있다고 합니다. 

최근 10년간 세부 기술별 특허출원 동향을 살펴보면 전극 관련 기술(548건, 56%) 모듈 및 케이스와 관련된 기술(229건, 23%) 전해물질과 관련된 기술(116건, 12%) 순으로 조사됐습니다. 

슈퍼커패시터의 가장 큰 문제점이라고 할 수 있는 에너지 밀도를 높이기 위해 현제 거래 시터의 핵심 소재인 전극과 전해질에 관련된 연구가 주를 이루고 있으며, 높은 비표면적과 충전 밀도를 갖는 전극 소재 (주로 나노탄소소재)를 개발하거나, 전기화학적 활성을 갖는 금속산화물 혹은 전도성 고분자들을 활용한 유사 커패시터의 개발, 새로운 전해질 개발을 통한 구동전압 범위 증가, 리튬 이온 커패시터(LIC)와 같은 하이브리드 개념의 커패시터 개발 등의 연구들이 진행되고 있습니다. 

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슈퍼 커페시터 이미지 

슈퍼커패시터 기술 개발로 차세대 에너지 저장 장치 기대

신재생 에너지의 보급으로 인하여 에니 저장장치의 중요성은 점차 거지고 있습니다. 

주파수 변동 폭을 보안하는 역할은 출력 특성이 좋은 수 펴 커 패 시터가 배터리보다 적합한 기능을 가지고 있어 4차 산업혁명으로 발전할 신산업에 활용될 가능도 높게 잠재되어 있습니다. 

▶슈퍼커패시터의 정의 

슈커케래시터는 축전 용략이 대단히 큰 커패시터로 울트라 커패시터 또는 초고 용량 커패시터라고 불리고 있습니다. 

화학반응을 이용하는 배터리와 달리 전극과 전해질 계면으로 단순한 이온의 이동이나 표면화학반응에 의한 충전 현상을 이용합니다. 이에 따라 급속 방충 전이 가능하고 높은 충, 방전 효율 및 반영구적인 사이클 수명 특성으로 보조 배터리나 

배터리 대체용으로 사용되고 있습니다. 

슈퍼커페시터

슈퍼커페시터   출처 : 에너지설비관리

 

슈퍼 커패시터는 1995년 일본, 러시아, 미국 등에서 상요화 되기 시작하여 소형에서 대형에 이르기까지 그 응용분야가 다양하게 확대되고 있으며, 최근 들어 신재생에너지의 획기적 증가와 더 불어 주요 에너지 저장장치로 각광받고 있습니다. 

연료전지 발전, 태양광 발전, 풍력발전 등이 신재생에너지 발 저은 에너지원이나 부하의 변동에 민감하게 반응하며 단독으로 사용될 경우 출력 전압의 변동을 포함한 전력품질의 저하를 피할 수 없습니다. 

하지만 슈퍼커패시터는 전력 밀도가 높고 충, 방전속도가 빠르며, 충,방전 사이클 수명이 50만 사이클 이상으로 매우 길다는 특성을 갖고 있습니다. 부하응담 특성이 느린 신재생에너지 발전시스템에 슈퍼커패시터를 사용하면 발전된 전력 과부하 전력 사이의 차이를 슈퍼커패시터가 흡수 또는 방출함으로써 전려 품질을 확보하느데 기여할 수 있는 장점을 가지고 있습니다. 

▶슈퍼커패시터의 원리 및 구조

슈퍼 커페시터의 원른 활성탄 표면에 전하의 물리적 흡, 탈착으로 에너지를 충전 또는 방전하는 원리로순가적으로 많은 에너지를 전아 후 높은 전류를 순간적 혹은 연속적으로 공급하는 고출력 동력원으로 단위 무게 당 비표면적을 증가시킨 활성탄소를 전극재료로 사용하여 비약적인 용량 증가를 가져왔습니다. 

슈퍼 커패시터의 기본 구조는 양극과 음극으로 구성한데 다공성 전극, 전해질 , 집전체 , 분리막 또는 격리막으로 이루어져 있는데 , 단위 셀 전극의 양단에 수 볼트의 전압을 가해 전해액 내의 이온들이 전기장을 따라 이동하여 전극 표면에 흡착되어 발생되는 전기화학적 메커니즘으로 작동하게 됩니다. 슈퍼커패시터는 2차 전지에 비해 구조는 비교적 단순한 형태로 구성됩니다. 

슈퍼커패시터 기본구조

슈퍼커패시터 기본구조 이미지 *출처 : 한국과학기술정보연구원 정보분석연구소

1. 전극

전극의 소재로 탄소를 주로 사용되며 탄소전극에서 단위면적당 전전 용량은 탄소전극의 전자밀도와 전해질 이온의 종류에 띠라 다른 특성으로 보이고 있으며 탄소전극의 단위 면적당 정정용량은 탄소 적의으 잔자 밀도에 따라 다릅니다. 

슈퍼커패시터의 전극용 탄소재료로는 활성탄소 분말, 활성탄소섬유, 유리질 탄소, 탄소 에어로젤 등이 있습니다. 

전극의 형태는 매우 다양하며 탄소 전극을 제조할 때 전극 내부 저항을 줄이는 것이 무엇보다 중요합니다.  저항이 낮은 탄소전극의 제조 방법으로는 적극 물질이 입상일 경우 압력을 하여 입자 간의 접촉을 향상한 경우이거나 다른 형태와 병행하여 사용하며 일반적으로 탄소 전극의 형태는 다음과 같이 5가지로  구분하고 있습니다. 

탄소전극의 종류 및 특징

종류 특징
바인더 형 바인더 형은 PTFE 등의 고분자 바인더를 이용하여 입자간의 접촉 특성을 개선시킨 방법으로 전극의 가공이 쉽다는 장점을 가지고 있다.
매트릭스 형 매트릭스 형은 입상 활성탄을 폴리머 매트릭스(Polymer matrix)와 혼합 후 폴리머를 탄화시켜 전극을 제조하는데 탄화 후 폴리머는 입자를 연결시키는 동시에 전극 활물질로 작용한다.
모놀리스 형 모놀리스 형은 탄소 에어로 젤, 탄소 폼 등과 같은 다공성 단일체로 연속적인 탄소골격을 가지므로 전극 물질간의 접촉을 고려하지 않아도 되는 장점이 있다.
필름 형 필름 형은 유리질 탄소와 같은 비다공성 탄소재료의 경우로 전극 내부에는 전해질이 존재하지 않고 단지 분리막이 전해질을 포함한다.
유리질 유리질 탄소는 유기 고분자로부터 만들어지는 단일체로 활성탄 전극에 비해 내부저항이 낮은 장점이 있다. 클로스 형(Cloth type)은 활성탄소섬유를 전극으로 사용하는 경우로 전극 제조방법이 쉽다는 장점은 있으나 비용이 높고, 전극의 낮은 충진 밀도가 단점이다.

 

2. 전해질

전해질은 수용성 전해질과 비수용성 전해질인 유기 전해질로 구분할 수 있습니다. 

수용성 전해질은 HWSO4, KOH, NaOH, KCI 등의 산, 염기 또는 무기염을 사용할 수가 있으며, 전압 범위는 전아 평형에 의존하지만 대략 1.0V정도입니다. 

수용성 전해질은 용액의 이온 전도도가 두기 전해질의 경우보다 크므로 출력 특성이 양호하며 제작이 용이하다는 장점이 있습니다. 

반면 유기 용액(AN, EC, PC, DMC, DEC, etc)과 무기염류(리튬염, 4차 암모늄, 포스포늄염 등)를 사용하는 비수용성 전해질인 유기 전해질은 이온 전도도가 낮고 처리가 쉽지 않은 단점이 있지만, 3v정도의 전압 범위에서 사용 가 가능하므로 에니지측면에서는 수용성 전해질보다 큰 장잠을 가진다. 

3. 분리막

분리막은 이온의 이동은 쉽게 하도록 하는 기능과 자기 방전 특성이 적으며 상용 전압 범위 내에 서 전기, 화학적으로 안정하며, 전해질 및 전극 물질과 화학적으로 반응하지 않는 pp계열의 고분자 박막 또는 크라프트지와 같은 전해지가 사용됩니다. 

케이스 및 실리 문제는 사용하는 전해질의 종류에 따라 선택이 가능하며 내무 전해액의 누액을 방지하는 것이 매우 중요합니다. 

4. 그 외 케이스, 전해질 등 

비수 용계인 유기계 머패시터에서는 습기가 수명 및 용량에 큰 영향을 미치게 되므로 외부의 습기나, 증기가 사의 물질들이 샐 내부로 침입하는 것을 완벽하게 차단해야 하는 구조로 이우어져야 합니다. 

케이스의 재질은 사용 하는 전해질의 대하여 내약품성을 가져야 하며, 경량재료를 사용해야 하며 전재질은 젊은 저압 범위에서 전기 화학적으로 안정하고 염의 용해도가 높아 축전 상수가 크며, 전극과의 접촉이 좋고 전극의 기공에서 쉽게 전기 이중층을 형성할 수 있는 것이 좋습니다. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

함께 보면 좋은 자료입니다. 참고하시면 도움이 됩니다. 

https://manyoung76.tistory.com/24

 

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수소전기차썸네일

수소연료전지차

가솔린 내연기관 대신 수소와 공기 중의 산소를 반응시켜 얻은 전기를 이용해 모터를 구동하는 방식으로 운행하는 친환경 자동차를 말합니다. 연료전지를 동력원으로 하는 차로, 엔진이 없기 때문에 배기가스 및 오염물질을 배출하지 않는다는 장점이 있습니다. 차 내부에는 연료전지 스택, 모터, 배터리, 수소탱크 등이 탑재되어 있는 차를 말합니다.

현대자동차 수소전기자동차 이미지( 출처:현대자동차)

 

기존 가솔린 내연기관대신 연료전지(수소와 공기 중의 산소를 반응시키고, 이때 발생하는 전기)를 이용한 차세대 친환경 자동차를 말하고 있습니다. 친환경이라고 하는 것은 수소와 산소가 결합해 에너지를 만든 후 이산화탄소 등의 탄화수소물이 아닌 H2O(물)가 배출되기 때문입니다.
 
수소연료전지차는 수소 공급방식에 따라 다시 두 가지로 나뉘는데, 이 방식은

1) 압축수소탱크 또는 액체수소탱크를 이용해 수소를 공급하는 방식이며

2) 메탄올을 분해하여 수소를 공급하는 방식이 있습니다.

-압축수소탱크·액체수소탱크 이용해 수소 공급

압축수소탱크/액체수소탱크를 이용하여 수소를 공급하는 방식으로 운행 시 발생하는 것은 물뿐이라 완전 무공해입니다. 다만 탱크 탑재로 인한 차량 부피 증대가 되고, 수소의 불안정성, 수소공급 인프라 구축의 어려움 등이 단점입니다.

메탄올 분해로 수소 공급

메탄올을 분해하여 수소를 만들어 공급하는 방식으로 메탄올을 분해할 때 일산화탄소, 질소산화물 등이 발생하기는 하지만, 기존 화석연료 차량에 비해서는 훨씬 적습니다. 이 방식은 기존 연료공급 인프라를 이용할 수 있다는 장점이 있습니다.

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작동원리

수소연료전지차의 핵심

전기 발생은 수소와 산소가 촉매를 통해 반응하여 생성되는 전기로 모터를 구동시킨다는 것입니다. 즉,

물을 전기분해하면 양(+) 극에서 산소가 생성되고 음(-) 극에서 수소가 생성되는데, 이것을 반대로 하여 수소를 이용해서 물을 만들면 그 과정에서 전기가 생성되게 됩니다. 

수소차 작동원리 (출처:현대자동차)

1. 수소탱크로부터 공급된 수소(H2)는 연료전지 스택(Stack)의 음극으로 이동하여 촉매를 통해 산화 반응해 수소이온(H+)과 전자(e-)로 분해됩니다. 
2. 분해된 수소이온(H+)은 전해질을 통해, 전자(e-)는 전선을 통해 양극(공기극)으로 이동합니다.
3. 외부로부터 공급받은 산소(O2)와 수소이온(H+), 전자(e-)는 양극에서 화학반응을 통해 물(H2O)과 열을 발생시키고. 
4. 발생된 전기가 모터와 배터리로 공급되고, 물은 외부로 배출되게 됩니다. 

수소연료전지차에는 연료전지 스택, 모터, 배터리, 수소탱크, 열·물 관리 장치, 공조장치, 전력 변환장치, 고압밸브 등이 탑재돼 있습니다. 이 중 스택(Stack)은 일반적으로 수 백 개의 셀을 직렬로 쌓아 올린 연료전지 본체로, 수소와 산소의 화학반응이 일어나 전기가 발생하는 지점입니다. 스택의 단위 셀은 막전극 접합체(MEA)와 분리막(Separate)으로 구성돼 있습니다. 이 중 MEA는 수소 이온을 이동시켜주는 고분자 전해질막, 전해질막의 양면에 백금 촉매를 도포하여 구성되는 촉매 전극인 양극(Anode, 공기극)과 음극(Cathode, 연료극)으로 나뉘게 됩니다. 

수소연료전지차 vs 전기차

 수소연료전지차는 공해물질이 거의 배출되지 않으므로 환경오염이 적고, 적은 연료량으로도 먼 거리 주행이 가능합니다. 그러나 심한 차량 사고 시에는 수소가 폭발할 가능성이 있고, 수소를 생성해 내는 데 있어 에너지 소모가 커 경제성이 단점으로 지적되고 있습니다.
 
수소연료전지차와 전기차를 비교해 보면 수소연료전지차는 충전 시간이 5분 내외로 짧은뿐더러 충전 후 이동거리도 긴 편입니다. 그러나 생산 비용이 높고 차량 가격이 높다는 단점이 있습니다.

전기차는 수소차보다 훨씬 저렴하고, 충전 등 인프라도 상대적으로 구축돼 있다는 장점이 있습니다. 하지만 전기 충전 시 시간이 20~30분으로 비교적 길고, 주행 거리도 수소차보다 훨씬 짧다는 단점이 있습니다.

구분 수소연료전지차 전기차
동력 연료전지(원료는 수소) 전기
장점 · 긴 주행거리
· 짧은 충전 시간(5분 이내)
· 충전 인프라 존재(빠른 상용화)
· 상대적으로 낮은 차량 가격
단점 · 충전 인프라 부족(인프라 구축 비용)
· 고가의 차량 가격
· 긴 충전시간(20~30분)
· 비교적 짧은 주행거리

 

수소연료전지차 개발 현황

세계 최초로 수소연료전지 자동차를 개발한 회사는 다임러 크라이슬러로, 1994년 수소저장 방식의 연료전지를 이용한 NECAR1(New Electric Car)을 선보였습니다.

현재 다임러 크라이슬러, 포드, GM, 도요타, 현대 등 대부분의 자동차 회사들이 연료전지 자동차 개발에 투자하고 있고 시장 선점을 위한 각축전을 벌이고 있습니다. 또 제너럴모터스(GM)는 2001년 가솔린 이용한 연료전지를 개발했고, 2002년 1월 미국 디트로이트에서 열린 ‘북미 국제 모터쇼’에서 연료전지 콘셉트카인 '오토노미(AUTOnomy)'를 공개해 눈길을 끌었습니다.  

우리나라에서는 현대에서 2001년에 순수 연료전지로 가동되는 '싼타페 연료전지차'의 시범주행에 성공했고, 2002년 9월 미국 캘리포니아 주에서 개최된 '2002 퓨얼셀 로드 랠리'에서 다임러 클라이슬러ㆍ포드ㆍGMㆍ혼다 등 경쟁사 연료전지차와 함께 300마일 연속주행에 성공했습니다. 그리고 현대자동차는 2010년 3월 투싼 ix를 제네바 모터쇼에서 첫 선을 보인 후 2013년 3월 세계 최초로 수소차 양산에 성공하면서 유럽에 처음으로 수출하였습니다.

참고문헌:  pmg 지식엔진연구소

 

 

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신성이엔지- 클린룸 사업의 성과에 이어 이차전지로....

이차전지 제조 환경 장비인 믹싱 챔버 개발함.
고객사 생산수율, 불량률 감소에 도움될까?


신성이엔지가 이차전지 제조 환경 장비인 믹싱 챔버와 친환경 제조 설비인 NMP 회수 장비를 개발하였다는 소식입니다. 

 이번에 선보인 믹싱 챔버는 이차전지 제조 환경 장비

고객사의 생산수율과 불량률 감소에 초점을 맞추었고, 친환경 제조 설비 NMP회수 장비는 이차전지 생산에 필수인 NMP용재를 재활용하여 배출 물질을 감축하는 장비로 환경 규제를 해결한 생산 설비라고 신성이엔지 측이 밝혔습니다.

신성이엔지의 이차전지 제조 환경 장비인 믹싱챔버는 최근 확대되는 이차전지 생산 시설을 위한 설비로

이차전지의 제조 시설인 드라이룸은 온도와 습도를 관리하는 것이 중요 경쟁력입니다. 기존에는 외부 공기를 공급하는 일반 공조 설비 등을 활용하였지만, 신성이엔지는 생산 중에 발생하는 에너지와 공기를 재활용하여 다시 사용하는 방법을 채택하였다고 합니다.

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믹싱챔버는 이차전지 제조 환경의 습도 조절이 좀 더 용이하며, 생산에 필요한 최적의 조건을 맞출 수 있고 더불어, 이차전지 용량이 증가함에 따라 음극재의 코팅이 두꺼워지는 경향이 있어서 이런 세밀한 공정에서도 안정적인 생산환경을 구축하고 생산수율을 확보할 수 있도록 도움을 준다고 합니다.

친환경 기술을 적용한 NMP 회수 장비도 개발하여 공급한다고 하고

NMP(N-Methyl-2-Pyrrolidone)란?

이차전지의 양극재와 음극재를 코팅하는 과정에 필수로 사용되는 용재이지만 높은 가격과 환경 규제에 해당되는 물질입니다. 기존에는 NMP 사용량을 줄이기 위해 습식 회수 장비를 사용하였고 국내 최초로 신성이엔지는 건식으로 회수하여 재활용하는 장비를 개발하였다고 합니다.

신성이엔지의 건식 NMP 회수 장비는 친환경 기술을 적용하여 습식 제품보다 대기 배출량을 10% 이하 수준으로 감축시킬 수 있어 강화되는 환경규제에 대응이 가능하고 하고, nmp용재의 회수율은 95% 이상, 순도 또한 90% 이상을 유지할 수 있다고 합니다.

이번 장비는 신성이엔지의 클린룸 및 이차전지 생산 시설인 드라이룸의 경험을 기반으로 개발하였다고 합니다.

이로인핸 신성이엔지 측은 이차전지 시장 확대로 매출을 늘려 나간다고 합니다. 해외 지법인은 매출의 50% 아상이 2차 전지 산업으로 발생하고 있다고 합니다. 

https://young76.tistory.com/212

 

신성이엔지 기업분석

안녕하세요. 주식 지식 창고에 창고지기입니다. 오늘은 신성이엔지라는 기업에 관련된 정보를 제공하고자 합니다. 목차 1. 기업개요 2.사업영억분야 1) 재생사업 부분 2) 클리 사업 부분 3. 투자정

young76.tistory.com

https://young76.tistory.com/206

 

신재생에너지 -하이브리드시스템

신재생에너지를 조합하여 공급하는 융·복합 에너지 공급 시스템 차세대 성장 동력이 될 신재생에너지 융·복합 산업 그린 뉴딜 – 친환경·저탄소 기반으로 전환 ❑ 한국판 뉴딜의 10대 대표과

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Arctic Drillship
극지형 아틱 드릴십



세계 최초의 극지형 아틱 드릴쉽 개발 외부 온도 -40도, 설계 온도 -50도인 최초의 아틱 드릴쉽을 개발하여 혹독한 환경에서도 시추작업이 가능한 해양구조물입니다. 모노코크 형상의 선체 형상과 더불어 이를 바탕으로 구성된 밀폐형 데릭을 가지는 구조로 최소한의 에너지로 선박과 작업자들이 이상 없이 작업할 수 있도록 설계된 해양 시추 선박입니다.

지구 온난화로 북극해 얼음 두께가 얇아지면서 자원개발이 다소 용이해지자 극한의 상황에서도 시추작업이 가능한 해양구조물을 개발한 것입니다.


FPSO
(Floating Production Storage & Offloading Unit)
부유식 원유 생산 저장 하역설비


세계최대규모 설비인 대우조선해양의 파즈플로 FPSO 명명식

 


세계 최대 규모의 파즈플로 FPSO(PAZ FLOR FPSO) 인도 FPSO(Floating Production Storage & Offloading Unit; 부유식 원유 생산·저장·하역 설비)는 거대한 원유 저장용 선박 위에 해상 유전에서 원유를 뽑아 올릴 수 있는 원유 생산 설비와 거친 파도 속에서도 생산한 원유를 안전하게 원유운반선으로 이송하는 하역설비를 한꺼번에 갖춘 설비입니다.

200m 이하의 대륙붕 지역 유전이 고갈되면서 점차 심해저 유전개발에 관심을 돌리면서 나타난 신개념의 해양플랜트입니다.
대우조선해양에서 일괄수주계약으로 건조한 파즈플로 FPSO는 현재까지 전 세계에서 건조된 FPSO 중 가장 큰 규모이며, 총 건조 금액만 2조 6천억 원에 달하는 이 시설은 길이 325m, 폭 61m, 높이 32m에 자체 무게만 12만 톤 규모에 이릅니다.
설계와 생산이 분리되는 예가 흔한 해양공사에서 일괄수주 계약(EPCI; Engineering, Procurement, Commissioning and offshore Installation) 수행방식으로 단일 조선소가 기본, 상세, 생산 설계를 자체적으로 수행하고 기자재 조달, 시운전, 설치까지도 일괄 수행한 최초의 초대형 FPSO 프로젝트입니다.
하루 최대 22만 배럴의 원유와 440만 입방미터(㎥)의 천연가스를 생산할 수 있으며, 우리나라 일일 석유 사용량과 맞먹는 190만 배럴(약 26만 톤)의 원유를 저장할 수 있으며 두 개의 유정에서 동시에 원유를 생산할 수 있습니다.


대우조선해양의 LNG-FPSO

신개념 LNG-FPSO와 LNG-FSRULNG-FPSO(Floating Production Storage and Offloading)는 천연가스의 생산 및 액화, 저장, 하역 기능을 모두 갖춘 신개념 해양플랜트입니다. 해상에서 천연가스를 생산해 육상에서 액화 후 저장, 다시 LNG선에 싣는 기존 방식에 비해 비용과 시간을 크게 줄여주는 장점이 있습니다.
해상 부유식 LNG 터미널인 LNG-FSRU (Floating Storage & Regasification Unit)는 해상 부유식 LNG 저장 및 재기화(再氣化) 설비로 육상 LNG터미널을 해상으로 옮겨 부지 비용 절감, 수요에 대한 빠른 공급, 폭발을 우려하는 인근 민원을 해결해 주는 장점이 있습니다.
대우조선해양은 이 분야에서 가장 많은 특허를 출원했습니다.

LNG-RV
(LNG Regasification Vessel)
액화 천연가스 재기화 선박


대우조선해양에서 세계최초로 건조한 엑스마(EXMAR)사의 LNG-RV


꿈을 현실로… 천연가스를 액화된 상태로 실어 나르기만 하던 기존의 LNG선 위에 대규모 저장기지의 LNG 재기화 설비를 탑재해 해상에 정박한 채 액화 천연가스를 공급할 수 있는 선박입니다.
배 위에 탑재된 재기화 설비를 이용해 싣고 온 액체 상태의 LNG를 육상에서 바로 쓸 수 있도록 기화한 다음, 해상에 설치된 터미널에 연결하여 육상으로 바로 공급할 수 있습니다. LNG RV의 건조를 위해서는 선박 건조자(대우조선해양), 선주(엑스 마사), 운영회사(엑셀러레이트 에너지)가 있으며, LNG선의 건조와 LNG터미널의 건설, 정유, 가스 FPSO, 원유 셔틀탱크의 정박 및 하역 기술 등 다양한 관련 기술이 사용됐습니다.

LNG-RV의 탄생 배경막 대한 육상 LNG 기지 투자비용과 기간, 환경파괴를 없애기 위해 LNG를 이용하기 위해서는 수백만 평(기지규모에 따라 틀림) 규모의 LNG선을 접안하여 하역할 수 있는 LNG터미널과 하역된 LNG를 저장할 수 있는 대규모 육상 저장기지가 필요한데 여기에는 천문학적인 규모의 투자비가 필요합니다.
LNG-RV를 처음으로 발주, 이용하고 있는 미국의 경우 이 같은 대규모 건설을 위해서는 엄청난 환경파괴가 일어나게 되는데 이에 대한 환경파괴 반대로 LNG 공급기지 건설이 현실적으로 매우 어려워지고 있어 이에 대한 대체설비로 LNG-RV를 고안해 내게 됐습니다. 소규모 공급 지역에 대한 필요성 LNG를 대규모로 공급하지 않고 소규모로 적은 지역에 적은 투자비용으로 공급코자 할 때 매우 유용한 대체 수단이 될 수 있습니다. 육상 LNG 기지의 위험도 회피 육상에 있는 LNG 기지는 외부의 테러 위협으로부터 노출되어 있으며, 많은 인구가 살고 있는 육상지역에서 이로 인한 사고 발생 시 엄청난 재앙으로 연결될 수 있습니다.
LNG-RV는 육지에서 100여 마일 떨어진 해상 터미널에 선박을 접안하여 별다른 중간 장치 없이 기화된 천연가스를 바로 공급하기 때문에 이 같은 위협으로부터 안전합니다. LNG기지 건설 기간 단축 육상 LNG 기지의 가능성 조사, 환경단체 설득, 통관 절차 허가, 기획, 실제 건조 등에 5~7년이 걸리므로 건설기간과 비용, 여론 등을 동시에 해결할 수 있습니다.

LNG-RV의 재기화(Regasification) 과정



STL시스템(Submerged Turret Loading System)

선박의 선수 쪽에 설치된 터렛과 해저 터미널을 연결하고, 이를 이송하는 과정을 유지시켜주는 STL시스템.



해저터미널과 연결되는 선수 터렛의 실제 모습


LNG-RV의 선수 부분에 설치된 재기화 설비



  • LNG RV에는 선체 앞부분에 여섯 세트의 고압 펌프와 기화기가 설치되어 있습니다. 보통 재기화 용량은 500 mmscfd (기화기 한 개 당 약 100 mmscfd, million standard cubic feet per day)이며, 따라서 선상의 138,000 cubic meters LNG는 5~6일 내에 고압의 천연가스로 전환될 수 있습니다.
  • 물 가열 시스템 : LNG는 바닷물로부터 공급된 열에 의해 기화됩니다. 대부분의 경우 바닷물은 open mode라고 불리는 선체 바닥을 통해 바다로 배출됩니다.

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원자력 추진선

원자력을 추진동력으로 활용하는 차세대 선박 기존의 화석 연료를 대체하여 원자력을 추진 동력으로 활용하는 선박입니다. Ice breaker, Arctic tanker, Container ship 다양한 선박의 화석연료 엔진을 대체할 수 있어 그 적용범위는 대단히 넓다 하겠으며 Mining vessel, Subsea plant 등에서도 동력으로 활용 가능합니다.




특징

  • 친환경 선박 (CO2 등의 오염 물질 배출 저감, 화석 연료 대체 등)
  • 연료의 재보충 없이 장기간 운행 가능 (연료 교체 주기 5년 이상)

BMPP
(Barge Mounted Power Plant)
발전플랜트 기술


Off-Shore Type


발전플랜트를 설치하여 전기를 생산하는 발전설비 BMPP(Barge Mounted Power Plant)는 세계 제일의 조선/해양 기술을 기반으로 설계/제작된 발전 설비로써, 일반 육상 발전소 대비 최적화된 Layout 및 설치 지형적 제약에서 자유롭습니다.
석탄, 가스, 원자력 등 다양한 원료를 기반으로 한 발전 설비를 탑재할 수 있으며, 조선소 내 건조를 통해 품질 향상은 물론 공사 기간을 단축시킬 수 있는 큰 장점을 보유하고 있습니다.




BMPP는 설치 지형에 따라 탄력적인 설치 방법이 가능합니다. 대표적으로 Off-shore와 On-shore 방법으로 구분되며, Off-shore 설치 방법은 전력이 필요한 해안가에 접안하여 운용 또는 원근해에 Floating 조건으로 운용되는 방법으로 현지 토목 작업, 지역 주민 반발 효과를 절감할 수 있는 장점이 있습니다.
On-shore 설치 방법은 BMPP 제작 후, 육상에 기 시공된 Dock 설비에 안착시키는 방법으로써, 극한의 해양 환경 조건에 대비해 안정적인 전력 공급을 할 수 있는 기대 효과가 있습니다.
대우조선해양이 보유한 모델은 PFBC(Pressurized Fluidized Bed Combustion), CFBC(Circulating Fluidized Bed Combustion) 보일러를 탑재한 Coal Fired BMPP와 Natural Gas를 이용한 SC(Simple Cycle) BMPP, CC(Combined Cycle) BMPP, 혼합 연료 사용이 가능한 DFE(Dual Fuel Engine) BMPP가 있습니다.
또한 CCS(Carbon Capture & Storage) 기술을 각 발전 타입 별 모델에 접목하여 미래 환경 보전에 대응할 수 있는 친환경 발전 설비 구축이 가능합니다.
각 BMPP 타입은 주문 주가 요구하는 용량에 따라 맞춤 설계/제작이 가능하며, 다양한 용량 별 타입 모델에 대해 개발 완료하였습니다.


차세대 DSME 표준형
해상풍력발전기 설치선


대우조선해양의 독자모델인 차세대 해상풍력발전기 설치선


DSME 표준형 해상풍력발전기 설치선 플랫폼 형태의 차세대 해상풍력발전기 설치선을 대우조선해양만의 독자 모델로 개발을 완료. 기존 설치선에 비해 한 단계 진화한 개념으로 육상 건조한 해상풍력발전기를 운송·설치함으로써 작업 효율을 높이고 비용을 줄여 해상 풍력단지 개발 분야에서 큰 활약을 할 것으로 기대됩니다. 이 설치선은 독일 RWEI로부터 수주한 것과 같은 형태이나 규모가 훨씬 큰 길이 145m, 폭 45m에 달하며, 5MW급 해상풍력발전기 5기를 싣고 최대 11노트(시속 20km) 속력으로 운항할 수 있습니다.
특히 DSME형 설치선 개발은 선주가 요구하는 스펙에 따라 건조하는 것이 아니라, 경쟁력 있는 모델을 먼저 제시할 수 있어 이 분야의 시장을 선도할 수 있어 그 의의가 깊습니다.


Floating Dock
부유식 해상 건조 공법



세계 최초의 부유식 해상 건조 공법 성공 Dry독에서 건조하던 방식에서 벗어나 부양식 독(플로팅 독)을 이용해 선박을 건조하는 공법을 말합니다.
부양식 독은 단면이 凹자 모양인 강철제 상자로, 내부에 많은 탱크를 가지고 있습니다. 여기에 물을 넣어 가라앉히고, 배를 상자의 오목한 부분에 끌어넣은 다음 펌프로 배수하면 도크는 배를 실은 채 떠오릅니다. 부양식 도크는 드라이 독의 설치가 적합하지 않은 장소에 설치할 수 있습니다. 그러나 가라앉을 때나 떠오를 때의 안정 문제를 고려해야 하고, 비용도 많이 듭니다. 또 드라이 독에 비해서 수명이 짧고 수리도 해야 하는 등의 단점이 있습니다.

  • 부족한 독을 해소하기 위해 대우조선해양에서는 당시 건조 예정 중이던 VLCC와 Bulk선의 건조를 플로팅독에서의 건조를 시도하였습니다. Dry 도크에서 선박을 선수부와 선미부로 나누어 건조/진수하여 플로팅도크에 탑재하여 선박을 완성하는 공법과 플로팅 도크에서 해상크레인을 이용하여 블록을 인양/탑재하여 선박의 일부를 건조하는 공법을 적용하였습니다. 2000년 MOTERSHIP에 소개된 대우조선해양의 3차원 측정 공법 플로팅 독에서 선박 건조에 있어서 주문주의 우려와 강력한 반대를 부딪쳤으나, 대우조선해양에서 플로팅 독의 안정성과 1995년 개발한 3차원 측정 공법을 통해 정도의 전 공정을 통해 정확성 입증하여 성공적으로 선박을 건조할 수 있었습니다.
    새롭게 적용된 공법에서 해상크레인의 사용이 활성화됨은 자연히 블록의 대형화를 이루어졌으며, 2001년 대우조선해양에서는 링 공법을 적용하여하여 1000톤 이상의 대형 블록을 제작하여 Dry Dock와 플로팅 독 블록을 탑재하기 시작하였습니다. 해상크레인의 크기 역시 1800톤에서 3600톤으로 늘어났으며 4000톤 이상 인양능력을 가진 크레인도 건조되었다. 또한 한 대의 해상크레인이 아닌 복수 대의 크레인을 사용하여 블록을 탑재하는 공법도 개발 적용하고 있습니다. 이후
    플로팅 독을 이용한 선박 건조가 활성화되었고, 한국 선박 건조에 있어서 빠질 수 없는 공법이 되었습니다. 대우조선해양에서는 2009년까지 4기의 플로팅도크를 이용해 선박건조에 활용하고 있습니다.
    이렇게 선박을 건조하는 데 있어서 기존의 독에 뿐만 아니라 육상의 블록 건조장과 해상의 독에서 선박을 건조함으로써 생산력을 상당히 올릴 수 있었습니다.

로봇기술



Vision 2020, 고성능 로봇의 상용화 추진 소형/경량의 강인한 기구설계, 지능형 센서 시스템, 실시간 제어, 시스템 통합운영 등의 핵심 기술력을 바탕으로 Vision 2020 전략의 4대 분야(조선, 해양, 플랜트, 에너지) 생산성 향상에 필요한 고성능 로봇 및 전문 서비스로봇, 해양로봇 등과 같은 New Business 로봇의 개발 적용과 상용화를 추진하고 있습니다.

  • 조선·해양·플랜트 생산자동화 로봇시스템 개발- 절단/조립/도장/의장용 로봇- 수중청소로봇, 수중 작업로봇(AUV, ROV) Smart 용접로봇 개발- 포터블 용접로봇- 전자세 파이프 용접로봇- OLP(Off-Line Programming)- 용접 DB
  • 산업용 착용로봇 개발- 근력증강용 하반신형/전신형 착용로봇- 근력 보조용 국부형 착용로봇- 사용자 의도 파악 및 HRI 기술로봇 요소기술 개발- 소형/경량화 로봇 설계- 실시간 고정밀 로봇 제어- 지능형 센서 시스템(LVS, Stereo Vision)- 간편 로봇 교시

 

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