비나텍 - 슈퍼 커패시터와 연료전지 솔루션

비나텍은 1999년 7월 26일에 설립되었습니다. 창업 초기에는 성도경 대표가 Tantalum Capacitor를 중심으로 한 전자부품 종합유통업으로 시작하여 자금을 조달한 후에 유통사에서 제조사로의 전환을 시도했습니다. 2004년에는 본사를 경기도 군포시로 이전하여 슈퍼 커패시터(Super Capacitor) 제조 설비를 확보했습니다.

 

슈퍼 커패시터는 비나텍의 전체 매출 중 약 90% 정도를 차지하는 주력 제품입니다. 2022년 3분기를 기준으로 전체 누적 매출인 519억원 중 슈퍼 커패시터의 매출은 Lead Type(상대적으로 저용량인)이 419억원, Snap In Type(상대적으로 고용량인)이 42억원을 차지하고 있습니다. 슈퍼 커패시터는 에너지를 저장하고 방출하는 부품으로서 이차전지와 유사한 역할을 합니다. 전원이 끊겼을 때 보조적으로 전력을 공급하는 보조 전원 장치로 사용되며, 고출력과 장수명이라는 이점을 가지고 있습니다.  슈퍼 커패시터는 이름에서 알 수 있듯이 일반 커패시터(축전지, 콘덴서)에 비해 정전용량이 매우 큰 커패시터입니다. 또한, 전기화학 커패시터 또는 울트라 커패시터라고도 불립니다.

 

 

슈퍼 커패시터는 화학 반응을 이용하는 배터리와는 달리 단순한 이온 이동이나 표면 화학 반응을 통해 충전되는 특성을 가지고 있습니다. 충전 시간이 짧고, 우수한 출력 특성, 반영구적인 수명, 낮은 유지보수 비용, 빠른 응답 속도, 높은 안정성 등이 장점으로 꼽히며, 백업용 전원, 무정전 전원 공급장치, 고출력 보조 전원 등 전자기기 및 고출력이 요구되는 산업분야에서 활용됩니다. 

 

슈퍼 커패시터 산업은 운송, 산업 및 전방시장 수요의 확대로 계속해서 성장할 것으로 예상됩니다. 이에 따라 기존에 슈퍼 커패시터가 적용되지 않았던 분야에서도 슈퍼 커패시터가 사용되고 있습니다. 예를 들어 가전제품용 리모컨에서도 슈퍼 커패시터와 태양광 패널을 이용한 저전력 스마트 리모컨이 등장했습니다. 리모컨에는 일반적으로 AA 배터리 2개 또는 AAA 배터리 2개가 사용됩니다. 기존의 방식대로 리모컨의 배터리를 교체하기 위해서는 뒷면의 화살표와 미끄럼 방지 표시 부분을 가볍게 누르면서 밀어주고, 전지의 +/-를 확인한 후 동일한 방향으로 새로운 건전지를 넣어주면 됩니다. 하지만 삼성전자의 친환경 태양광 리모컨은 일회용 건전지를 사용하지 않고, 태양광이나 실내 조명으로 충전할 수 있는 친환경 리모컨입니다. 그렇다면 햇빛이 비치지 않거나 실내 등을 꺼놓는 밤중에는 리모컨을 어떻게 충전할 수 있을까요? 최신 리모컨 제품은 기존의 태양광 충전뿐만 아니라 와이파이 공유기 등의 무선 주파수를 이용해 충전할 수 있는 기능을 추가하여 불빛이 없는 밤에도 충전할 수 있습니다. 2022년 1월에 삼성전자가 미국 CES 전시회에서 선보인 친환경 리모컨은 배터리 대신 하이브리드 커패시터 VPC(Vina Pulse Capacitor)와 유휴 에너지를 재활용하는 에너지 하베스팅 기술을 적용했습니다. 이를 통해 기존 리튬 이온 커패시터와 비교하여 셀 내부의 전극 물질을 획기적으로 변경하여 고에너지 밀도를 구현했습니다.

 

 

비나텍은 설립 이후에도 항상 성장만 걸어온 것은 아닙니다. 1999년에 설립된 후에는 유통 기업으로서 한계를 극복하고 제조 설비를 구축한 시기는 창업 후 5년이 지난 2004년이었습니다. 2004년 5월에는 본사를 경기도 안양에서 군포로 이전하였으며, 같은 해 12월에는 Hybrid Capacitor 양산 라인을 구축하였습니다. 그리고 2006년 7월에는 "비나텍"이라는 상표를 등록하였습니다. 비나텍의 매출 구조를 살펴보면, 코스닥 상장 이전이나 현재를 포함하여 슈퍼 커패시터의 응용분야 중 가장 높은 비중을 차지하는 분야는 에너지 사용량 검침기용 스마트 미터입니다. 슈퍼 커패시터는 Lead Type(저용량) 제품과 Snap In Type(고용량) 제품으로 구분될 수 있는데, 스마트 미터는 주로 Lead Type(저용량) 커패시터를 사용합니다. 슈퍼 커패시터의 고출력, 높은 충·방전 효율, 넓은 동작 온도 등은 스마트 미터의 특성과 잘 맞기 때문입니다. 스마트 미터(Auto Meter Reading; AMR)는 전자식 계량기와 검침 모뎀이 결합된 일체형 하드웨어로, 에너지 사용량을 실시간으로 계측하고 통신망을 통해 계량 정보를 전력 공급자에게 제공하여 최적화된 전력 공급망을 구축하는 디지털 전자식 계량기입니다. 슈퍼 커패시터는 스마트 미터의 통신과 메모리 백업 전원으로 사용되며, 현재 스마트 미터의 전 세계 설치 비율은 20% 미만으로 계속해서 신규 설치가 예상되며 유효 수명은 약 10년 정도로 교체 수요가 계속해서 존재하여 회사의 지속적인 성장에 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.

 

 

 

비나텍은 2013년에 연료전지와 환경필터 등 소재 사업으로 진출하였습니다. 슈퍼 커패시터와 같은 주력 제품은 전방 산업에서 수요 확대로 인해 계속해서 성장할 것으로 예상되며, 전 세계에서는 전력 효율 증대와 대체 에너지 시장인 풍력 및 태양광 시장, 친환경 자동차 시장의 확대로 로그 수요가 꾸준히 증가하고 있습니다. 또한, 연료전지 시장도 에너지와 운송 분야에서 지속적인 성장세를 보이며, 정부의 지원으로 인해 잠재력이 있는 시장입니다.

 

연료전지 시장은 연평균 10% 이상씩 성장하여 2025년에는 약 5조원의 시장으로 성장할 것으로 전망되고 있습니다. 친환경 에너지와 친환경 자동차에 대한 전방 시장이 확대될 것으로 예상되어, 비나텍은 연료전지의 핵심 소재 및 부품에 지속적으로 투자하여 세계 시장에서의 경쟁력을 확보할 계획입니다. 비나텍은 연료전지를 위한 지지체, 촉매, MEA(Membrane Electrode Assembly, 막전극접합체)의 제품 경쟁력을 강화하기 위해 연구개발에 지속적으로 투자하고 있습니다. 연료전지 사업의 매출은 2019년까지 제한적인 수억원 규모였지만, 2020년부터는 30억원 이상 수준으로 성장하였으며, 2022년에는 50억원 내외의 매출이 기대됩니다. 연료전지 사업에서 매출을 창출하는 주요 소재는 지지체, 촉매, MEA이며, 특히 MEA 분야에서 매출이 대부분 발생합니다. 2022년 전체 매출 추정치(694억원) 중 연료전지 사업의 비중은 10% 미만으로 제한적입니다. 그러나 2023년에는 연료전지 사업의 고성장으로 인해 매출 비중이 10%를 웃돌 것으로 기대됩니다. 연료전지 사업의 성장 스토리는 기존 주력 제품인 슈퍼 커패시터의 성장 스토리와 유사합니다. 

 

2021년에는 전세계 슈퍼 커패시터 시장이 35억달러이며, 2027년에는 143억달러로 연평균 성장률 26.4%로 전망됩니다. 이는 신재생 에너지의 보급 확대로 스마트 그리드 시장이 빠르게 성장함에 따라 안정적인 전력 공급을 돕는 슈퍼 커패시터의 수요가 커지기 때문입니다. 특히 태양광 및 풍력과 같은 신재생 에너지는 특정 시간대나 조건에서만 에너지를 생성하며 출력 변동성이 크다는 단점을 가지고 있습니다. 이에 따라 전력 품질을 확보하기 위해 슈퍼 커패시터와 같은 보조 전력 저장장치에 대한 수요가 생기는 것입니다.

 

 

또한, 신재생 에너지의 한계와 함께 전기차 및 전기 충전소의 급격한 증가와 같은 "전기화" 트렌드로 인해 전력 수요가 공급보다 빠르게 증가할 것으로 예상됩니다. 국제 에너지 기구(IEA)의 세계 장기 에너지 전망 보고서에 따르면, 최종 에너지 소비에서 전력의 비중은 세 가지 시나리오로 나뉘어 제시됩니다. 현 정책 유지 시나리오(STEPS)에서는 2021년의 비중이 20%에서 2050년에 28%로 증가하며, 탄소중립 시나리오(NZE)에서는 2030년에 28%로 시작하여 2050년까지 52%까지 증가할 것으로 예상됩니다. 탄소중립 시대에 전력 소비가 증가하는 것은 필연적이며, 재생 에너지가 이러한 증가분 대부분을 충당할 것으로 예상되므로 슈퍼 커패시터의 필요성은 더욱 증가할 것으로 판단됩니다. 또한, 전력을 효율적으로 사용하려는 수요 증가로 인해 실시간으로 전력 생산과 소비를 관리하여 에너지 효율을 높이는 차세대 전력망인 스마트 그리드의 중요성이 증가할 것입니다.

 

슈퍼 커패시터는 작은 정전용량으로 시작하여 핸드폰이나 소형 가전 기기의 메모리 백업용으로 주로 사용되었습니다. 그러나 이후에는 고출력을 필요로하는 애플리케이션의 등장으로 인해 ESS(Energy Storage System), 모빌리티, IT 가전 등의 분야에 널리 적용되고 있으며 중대형 제품군의 성장 폭도 확대되고 있습니다. 슈퍼 커패시터는 고품질 전력 저장 장치로서 역할을 하며, 전력 계통과 풍력 및 태양광의 급격한 전력 변동에 대응하는 ESS 분야에서도 적용 사례가 증가하고 있습니다. 풍력 발전의 경우 블레이드 각도 조정 등 순간적인 고출력에 대한 전력 균형을 위해 초 단위의 고출력을 지원하는 유일한 솔루션이기 때문입니다. 또한, 산업체에서는 정전 대응 설비로 사용되는 UPS(무정전 전원 장치)의 단점을 보완한 VSP(순간 전압 강하 보호 장치)에도 슈퍼 커패시터가 탑재되어 초 단위의 전압 드랍 현상을 보상하는 역할을 하고 있으며, 이는 반도체, 자동차 등의 정밀 제조 분야에서 장기 신뢰성과 가혹한 운영 조건을 요구하는 수요 증가로 이어지고 있습니다.

 

향후에는 모빌리티 분야가 슈퍼 커패시터 시장의 성장 핵심이 될 것으로 전망됩니다. 현재는 차량의 제동 에너지 회수를 통해 배터리 수명을 증가시키거나 차량의 보조 전원 용도로 슈퍼 커패시터가 적용되고 있지만, 친환경 차(전기차, 수소차) 시장이 성장함에 따라 연비 개선과 온실 가스 배출 감소 효과를 주는 공회전 제한 장치(ISG) 적용이 확대될 것으로 예상됩니다. ISG가 탑재된 차량은 잦은 재시동으로 인해 에너지 소모가 많이 발생하기 때문에 잦은 충방전이 가능한 슈퍼 커패시터가 사용됩니다. 

 

탄소중립을 위해 신재생 에너지 보급이 확대되는 상황에서 수소는 신재생 에너지의 간헐성, 경직성, 지역 편차의 한계점을 보완해주는 에너지 운반체 역할로 가장 유망한 차세대 친환경 에너지원으로 간주됩니다. 전 세계 국가들은 유럽과 미국을 중심으로 수소 경제의 개발과 관련한 생산 및 이송 인프라에 대한 투자를 본격화하고 있으며, 글로벌 수소 소비량은 2030년에 1억 4천만톤, 2050년에는 6억 6천만톤으로 전체 에너지 수요의 약 22%를 차지할 것으로 예측되고 있습니다. 유럽은 REPowerEU(러시아산 화석연료로부터 독립을 선언한 에너지 계획) 정책을 통해 수소를 전략적으로 육성하고 있으며, 독일은 H2 글로벌 재단을 통해 그린수소 생산 보조금을 지급하고 있습니다. 스페인, 포르투갈, 프랑스는 수소 이용 파이프라인 건설에 합의한 바 있습니다. 미국은 IRA(인플레이션 감축법) 및 인프라 부양안을 통해 수소 관련 투자를 확대하며, 2023년부터는 수소차, 수소 발전, 상업 및 산업용 수소 단지의 건설을 계획하고 있습니다.

 

한국도 정부 주도의 수소 육성책을 발표하면서, 수송, 발전, 산업 분야에서 대규모 수소 수요를 창출할 계획입니다. 특히, 한국은 수소연료전지 시장의 발전이 기대되고 있습니다. 수소연료전지는 수소와 산소의 화학 반응을 통해 열 및 전기 에너지를 생산하여 일상 생활에서 수소를 사용할 수 있게 하는 무공해 에너지 생산 시스템입니다. 

 

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