나날이 심각해져 가는 ‘기후 변화’가 이 시대를 살아가는 사람들과 미래세대에 가장 큰 위협이 되고 있다. 이 기후 위기를 해결하려면 기존에 없던 혁신 기술과 관련 솔루션이 제공되어야 한다는 믿음을 갖고 성과를 창출하기 위해 노력하는 스타트업들이 있다

삼성전자는 이런 스타트업 커뮤니티와 협력을 통해 글로벌 환경난제 해결에 기여하기 위해, 2022년 9월 신환경경영전략을 발표하면서 향후 유망 친환경기술을 개발하고, 해당 분야의 스타트업을 육성·지원하겠다고 발표한 바 있다. 그 일환으로 삼성전자는 C랩 아웃사이드 5기 지원 분야에 환경 분야를 더 확대하고, 친환경 기술을 보유한 우수 기업들을 발굴해서 지원하고 있다.  

6월 5일 ‘환경의 날’을 맞아 기후 위기에 대응하는 혁신적 기술 솔루션을 선보이고 있는 C랩 아웃사이드 5기 ‘퀀텀캣’과 ‘식스티헤르츠’, 두 스타트업을 만났다.

세계 최초, 지구를 살리는 금 나노촉매 상용화에 성공한 퀀텀캣

2019년 8월에 설립된 퀀텀캣은 ‘지구와 인류의 지속가능한 미래를 지킨다‘라는 비전 아래 독보적인 혁신 기술로 세계 최초 ‘금 나노촉매’ 상용화에 성공했다.

촉매^[1]가 기후 위기와 어떤 연관이 있을까?

자동차 배기가스와 공장 굴뚝 등에서는 탄소가 불완전 연소하면 일산화탄소를 비롯해 다양한 유해 물질을 배출한다. 일산화탄소를 자연 산화시키려면 600도가 넘는 높은 온도가 필요한데, 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 백금(Pt) 등의 ‘백금족 촉매’를 쓰면 산화 온도를 250도까지 낮출 수 있다. 촉매를 이용하면 일산화탄소와 같은 유해 물질을 완전히 산화 제거시키기 위해 사용되는 에너지 소비량을 줄이면서, 유해가스 발생도 효과적으로 방지할 수 있다는 얘기다.

현재 전 세계 화학 공정의 90% 이상이 촉매로 제어되고 있으며, 사업장 배출 가스와 차량용 배기가스 정화 등에도 촉매가 사용되고 있다. 또한, 전 세계적으로 탄소중립 정책이 확산되고 환경 규제도 강화되고 있는 상황에서 앞으로는 더 많은 촉매가 사용되거나 그동안 촉매를 사용하지 않았던 곳에서도 촉매를 사용할 것으로 예측된다. 촉매가 기후 변화 대응에 필요한 물질로 대두된 이유이다.

▲ 삼성전자 C랩 아웃사이드 ‘퀀텀캣’ 강신현 대표

퀀텀캣의 ‘금 나노촉매’는 백금족 촉매보다 더 획기적이다. 백금족 촉매는 250도에서 일산화탄소와 같은 유해 물질을 완전히 산화시키는 데 반해, ‘금 나노촉매’를 사용하면 25도의 상온에서도 일산화탄소의 완전 산화가 가능하다. 250도로 온도를 높이기 위해 투입되는 에너지의 양을 대폭 줄이고 탄소 배출의 감소까지 이끌어낸 것이다. 누적 규모 60억 원의 투자 유치, 과학기술정보통신부 유공 장관 표창, 한국환경산업기술원장상, 대한민국 혁신창업상 등의 빛나는 성과가 이를 증명한다.

세계 최초로 ‘금 나노촉매’ 상용화에 성공한 퀀텀캣 강신현 대표는 “금 나노촉매를 사용하면 에너지를 덜 사용하는 것을 의미하기 때문에 경제적으로 우수할 뿐만 아니라 친환경적”이라고 말했다.

신개념의 금 나노촉매를 개발하기까지, 퀀텀캣의 무한도전

한국과학기술원(KAIST) 박사 과정 중에 있던 강 대표는 나노 소재를 연구하던 중에 ‘금 나노촉매’ 상용화 기술을 개발하게 됐다. ‘금’은 촉매로써 우수하지만 촉매 입자가 뭉치는 현상으로 안정성이 떨어지기 때문에 그동안 상용화하지 못했다. 강대표는 금을 나노 단위로 쪼개서 가두는 ‘나노 케이지’를 개발했고, 금 나노입자들이 뭉치지 못하도록 케이지 안에 가둬 안정성을 확보하는 데 성공했다.

▲금 나노촉매의 안정성을 확보한 특수 구조 나노 케이지

퀀텀캣의 금 나노촉매는 일산화탄소와 같은 유해 물질을 상온에서 제거하거나 선택적 산화로 공기를 정화할 수 있어 공기 정화기 제품에도 사용될 수 있다.

최근에는 금 나노촉매의 생산성을 높이기 위해 대규모 양산을 위한 프로세스를 구축했으며, 품질 고도화를 위한 노력도 계속하고 있다.

강 대표는 “양산 기술까지 갖춘 금 나노촉매는 글로벌 시장에서 강력한 경쟁력을 가지게 될 것”이라며, “삼성전자 C랩 아웃사이드를 통해 우리 기술이 더 다양한 분야로 확장, 적용되어 환경 문제 해결에 기여할 수 있기를 바란다”라고 포부를 밝혔다.

기후 변화에 대응하는 혁신 기술로 지구의 지속 가능성을 지키는 것, 이것이 퀀텀캣의 사명이다. 환경을 이롭게 할 ‘금 나노촉매’가 하루 빨리, 더욱 널리 상용화되기를 기대한다.

미래 재생에너지 발전량을 예측하는 혁신 기술

전 세계적으로 지속가능한 지구를 위한 에너지 전환^[2]이 빠르게 확산되고 있다. 하지만, 태양광, 풍력과 같은 재생에너지는 날씨에 따라 발전량이 달라지기 때문에 공급량을 예측하지 못하면 안정적인 전력망을 운영하는 데 문제가 생길 수 있다.

▲ 삼성전자 C랩 아웃사이드 ‘식스티헤르츠’ 김종규 대표

‘식스티헤르츠’는 재생에너지 발전량 예측 기술 기반 소프트웨어로 기후위기 문제를 해결하고 지구를 지키는 방법을 연구하는 기업이다. 식스티헤르츠 김종규 대표는 “우리의 전력망은 전력의 수요와 공급이 균형 상태에 있을 때 안정적인 운영이 가능하다”며, “만약에 이 균형이 깨지면 작게는 가전제품 작동에 문제가 생길 수 있고 크게는 블랙아웃 같은 국가적 재난 사태가 발생할 수 있어 재생에너지와 같은 소규모 분산전원의 발전량을 예측하는 기술이 매우 중요하다”고 말했다. 전력의 공급과 수요가 일치할 때 우리나라 전력망은 60㎐(식스티헤르츠)의 주파수를 유지하는데, 에너지 스타트업 ‘식스티헤르츠’의 사명은 바로 이 전력망 안정성 유지에 기여하겠다는 의미다.

기후위기 해결을 위해서는 재생에너지로 전환이 필수적이다. 하지만 재생에너지가 주요 에너지원이 되기 위해서는 발전량 예측 문제를 해결해야 한다. 이때 필요한 기술이 바로 ‘가상발전소’다. 가상발전소는 소규모 분산 전원을 IT로 연결하고 관리하는 기술이나 서비스를 의미한다. 재생에너지 발전소는 전국에 수만 개 소규모 분산 전원으로 흩어져 있고, 날씨에 따라 발전량이 달라지기 때문에 안정적인 전력망 운영을 위해서는 가상발전소 기술이 적용된 재생에너지 발전소 관리 소프트웨어가 필요하다.

▲재생에너지 발전량을 예측하는 ‘햇빛바람지도’

식스티헤르츠는 이를 활용해 전국 재생에너지 발전소의 발전량 예측치를 무료로 제공하는 ‘햇빛바람지도’ 서비스를 운영하고 있다. 햇빛바람지도는 2021년도에 대통령상, 국무총리상, 산업통상자원부 장관상, 중소벤처기업부 장관상을 수상하며 기후 위기 솔루션 기술로서의 높은 가치를 인정받았다.

누구나 쉽게 에너지 전환을 할 수 있는 세상을 위하여

식스티헤르츠는 재생에너지와 같은 분산 전원을 사용하고 싶은 기업 누구나 쉽게 사용할 수 있는 혁신적인 비즈니스 모델들을 선보이고 있다.

▲에너지스크럼

그 중 최근에 가장 혁신적 사례로 주목할 만한 모델이 바로 ‘에너지스크럼(EnergyScrum)’이다. 에너지스크럼은 태양광과 전기차 충전기, 에너지저장장치(ESS) 등 다양한 분산 전원을 통합 관리하는 에너지관리시스템으로, CES 2023에서 지속가능성과 에코 디자인 및 스마트 에너지 분야에서 혁신상을 받았다. 김종규 대표는 “에너지스크럼은 AI 기술로 에너지 수요와 공급을 예측하는 기능을 포함해 다양한 관리 기능을 제공한다. 예를 들어 주유소에 설치한 태양광 발전소의 발전량과 전기차 충전 수요량을 예측해 수급 통합 관리를 돕는 식이다”라고 설명했다.

김종규 대표는 “식스티헤르츠의 기술로 재생에너지를 빠르고 효율적으로 확산해 나갈 것”이라며, “앞으로 삼성전자 C랩 아웃사이드를 통해 국내뿐 아니라 해외에도 우리 기술을 적용해 전 세계 기후 위기 문제 해결에 앞장설 수 있도록 도전을 멈추지 않겠다”고 포부를 밝혔다.

재생에너지로 지구를 지키는 방법을 연구하는 식스티헤르츠, 모두가 쉽게 에너지 전환을 할 수 있는 세상이 하루 빨리 올 수 있기를 기대해 본다.