▲ 홍스웍스가 금속 3D프린팅으로 제작한 수소재순환 이젝터(左)와 내부 사진

DfAM(3D프린팅특화설계) 기술 기반 스타트업 홍스웍스 주식회사(대표 정지홍·홍석근)가 수소연료전지 핵심부품을 금속 3D프린팅으로 제작하는 기술의 우수성을 인정받아 정부로부터 사업화 및 R&D 자금을 지원받는다. 

중소벤처기업부는 홍스웍스 등 217개 기업이 2024년 ‘초격차 스타트업 1000+ 프로젝트’(DIPS 1000+)에 선정됐다고 지난 20일 밝혔다.

DIPS 1000+는 2023년부터 2027년까지 5년간 민관 합동으로 시스템반도체, 친환경·에너지, 우주항공·해양 등 10대 신산업 분야에서 국가 경제의 미래를 이끌어갈 우수 고도기술 창업기업 1,000개 이상을 선정하고 집중 지원을 통해 글로벌 거대신생기업(유니콘)을 육성하는 사업이다.

중기부는 올해 일반공모, 민간검증, 부처추천 등 다양한 방식을 통해 창업기업을 모집한 결과 13.1:1의 높은 경쟁률을 기록했고, 국내외 최고 수준의 평가위원단과 국민 평가단의 엄격하고 투명한 평가를 거쳐 최종 217개사를 선정했다. 선정된 기업에게는 향후 3년간 최대 6억원의 사업화 자금과 최대 5억원의 R&D 자금 등 총 11억원의 자금을 직접지원 받고, 정책자금·보증·수출 등을 연계 지원받을 수 있다.

이번에 홍스웍스는 수소연료전지를 구성하는 운전장치(BOP) 중 수소공급장치의 핵심부품인 수소재순환 이젝터를 금속 3D프린팅으로 직접 설계 및 제작하는 기술의 우수성을 인정받아 친환경·에너지 분야 초격차 스타트업으로 선정됐다.

냉동 시스템 및 공기 조화 시스템에 흔히 사용되는 이젝터는 압력을 갖는 물, 증기, 공기 등을 분출구에서 고속도로 분출해 주위의 유체를 다른 곳으로 보낼 수 있는 일종의 펌프 역할을 하는 부품이다. 

수소연료전지에 연료인 수소를 공급해 주는 수소공급시스템에는 스택에 일부 수소가 전기로 만들어지지 못하고 남게 되는데 수소재순환 이젝터를 사용하면 수소를 다시 재순환시켜 연료전지의 효율과 성능을 높일 수 있다. 그러나 수소재순환 이젝터의 노즐은 성능향상을 위해 복잡한 내부 형상을 가지고 있어 기존 제조공법으로는 생산이 불가능한 상황이다.

이에 홍스웍스는 지난 2020년부터 자체적으로 GE Additive社의 PBF 방식 금속 3D프린터를 구축하고 2021년부터 수소재순환 이젝터 개발을 추진한 결과, 유동해석을 통한 고객 맞춤형 수소재순환 이젝터 최적화 설계 및 금속 3D프린팅을 활용한 경량화 부품 제조기술을 확보했다.

금속 3D프린팅으로 제작한 수소재순환 이젝터를 SEM 분석 및 부식평가를 실시한 결과 기존 강재 소재와 적층된 부분의 조성차이가 없을 뿐만 아니라 밀도, 인장, 경도 시험을 통해 기존 강재 소재의 물성치와 동등 이상의 물성을 가지고 있는 것으로 확인됐다.

특히 수소재순환 이젝터는 수소연료전지의 다양한 사양에 맞춰 제작 및 보완이 필요하기 때문에 설계 및 제작 변환이 용이한 3D프린팅으로 제작기간을 크게 단축시킬 수 있는 장점이 있다.

홍스웍스는 수소재순환 이젝터 개발과 함께 고효율 수소공급시스템 모듈 설계 및 제조기술도 확보했다. 지난 2023년부터 국내 대기업 두곳과 모빌리티용 수소공급시스템 전체를 개발하는 PoC를 진행하고 있고 올해 말부터 초기 양산과 관련된 논의를 진행 중이다.

향후에는 수소공급장치 패키징, 스택 모듈 OEM 및 ODM을 통해 수소연료전지 스택 모듈 제작 전문기업으로 성장한다는 계획이다.

홍석근 홍스웍스 공동대표는 “이번 초격차 스타트업 선정을 기반으로 현재 판매중인 수소재순환 이젝터부터 모듈, 수소공급장치까지 수소연료전지 시스템 최적화를 완료하고 제품을 직접 공급하는 수소공급장치 전문기업으로 도약하겠다”고 포부를 밝혔다.

▲ 홍스웍스의 수소재순환 이젝터가 장착된 시스템인터페이스(수소공급장치+연료전지 엔드플레이트)