㈜에이치투

㈜에이치투(H2, Inc)

㈜에이치투(H2, Inc)

한신 ㈜에이치투 대표

㈜에이치투(H2, Inc)는 2010년 설립된 바나듐 레독스 흐름 배터리(Vanadium Redox Flow Bettery, VRFB) 에너지저장시스템(ESS)을 제조 및 공급하는 에너지 벤처기업이다. 에이치투는 국내에서 유일하게 흐름전지의 단체표준 인증을 획득한 업체로서 에너지저장시스템의 연구개발부터 제조에 이르기까지 모든 핵심 공정은 내부에서 이루어지고 있으며 전문성을 바탕으로 최고의 가치를 제공하기 위한 노력이자 고객의 요구에 유연하게 대응하기 위한 경쟁력이다. 본사는 대전광역시에 있다. 대표는 한신이고 직원은 37명이며 2020년 매출액은 14억 6천만 원이다.

㈜에이치투는 최고의 엔지니어링 기술을 바탕으로 국내 최초의 혁신적인 에너지 저장 솔루션인 바나듐 레독스흐름배터리 에너지저장시스템 상용화 실적 및 국내 최대용량인 MW급 플로배터리 설치 실적을 보유하며 국내 에너지저장시스템 배터리 기술의 다변화를 선도하고 있는 에너지저장시스템 전문 기업이다.

개요

㈜에이치투는 2010년 8월 1일 한국과학기술원(KAIST) 출신 박사 3명이 모여 설립하였으며 대전시 유성구 용산동 미건테크노월드에 본사와 연구소를 두고 대덕구 대전 1, 2 산업단지에 1,400평의 생산시설이 있다. 바나듐레독스흐름전지 상용화에 성공한 국가는 미국, 일본, 독일, 중국에 이어 대한민국이 다섯 번째로 에이치투가 국내 최초로 상용화를 실현시켜 국가의 위상을 한껏 올려놓았다. 에이치투는 플렉스모듈(FLEXMODULE) 기술이 적용된 EnerFLOW430이 중소벤처기업부로부터 공공성이 뛰어난 혁신 제품으로 인정받고 흐름전지 국내 최초로 우수 연구개발 혁신 제품으로 지정받았다. 출력 75kW에 에너지 용량 385kWh의 상용화 제품인 EnerFLOW430은 4시간에서 10시간까지 방전용량 설계가 가능하고, 병렬 확장을 통해 수십 kWh에서 수백 MWh까지 용량 확장이 가능한 20피트 컨테이너형 제품이다. 대용량 구축에 있어 플랜트(Plant) 형식으로 구축하는 해외 다른 흐름전지 업체들 대비 플렉스 모듈 기술을 통해 구축 시마다 표준화된 인증 제품으로서의 신뢰성이 높고 설치가 용이하며 자동화 생산 적용이 가능한 표준화된 제품인 동시에 일정 부분 최적 용량으로 설계변경도 가능하다.

㈜에이치투는 바나듐레독스흐름전지를 이용한 ESS 개발로 대기업도 손대지 않은 일을 성공시키면서 주목받고 있다. 가장 먼저 에너지 자립 섬에 설치되는 15∼30㎾ 중용량의 바나듐레독스흐름전지를 개발하여 전북 진안과 충남 공주에 각각 설치한 데 이어, 5㎾ 소용량 바나듐레독스흐름전지를 개발하여 세종시 호수공원과 대전 ETRI 내에도 각각 설치했다. 바나듐레독스흐름전지는 물 성분의 수계 전해질을 사용해 화재 위험성이 없고 리튬이온전지 대비 수명도 2배 이상인 차세대 배터리다. 흐름전지는 리튬이온배터리와 마찬가지로 전기에너지를 화학 에너지의 형태로 바꿔 저장하는 2차전지다. 에너지가 저장되는 전해질이 배터리 내 저장탱크에 보관되고, 전기 출력을 담당하는 스택(stack)으로 이동, 순환하며 산화, 환원 반응이 일어나, 이 과정에서 전기에너지가 화학에너지로 변환되며 충전과 방전을 한다. 이때 두 개의 저장탱크에 전해질이 나눠 저장되는데 각각의 전해질에는 서로 다른 금속 이온이 녹아있다. 흐름전지의 전해질에는 아연, 브롬, 바나듐 등 종류는 다양하지만, 산화수가 서로 다른 두 바나듐 이온을 이용한 바나듐레독스흐름전지가 대표적이다. 바나듐레독스흐름전지는 리튬이온전지와 비교해 인체 유해성, 인화성, 화학 반응성의 위험도가 낮아 안정성이 매우 높다. 리튬이온전지는 유기용매 전해질을 사용하나 VRFB는 水계 전해질을 사용해 화재 위험이 없다. 수명도 리튬이온전지 보다 약 2배 이상 길다. 평균 20년 이상 사용할 수 있고, 전해액을 교체할 경우 반영구적으로 사용할 수 있다. 에너지 저장부인 저장탱크를 따로 설계해, 용량 설계 유연화 및 대용량화에도 용이하다. 충방전 출력 및 효율은 아쉽다. 리튬이온의 경우 90% 정도 에너지 효율을 가지나 VRFB는 70% 정도로 나타난다. 리튬이온전지 보다 비교적 에너지 밀도가 낮아 저장탱크 등의 설치 공간이 많이 필요한 점도 개선 사항이다.

㈜에이치투는 자체 고유 기술로 스택 제작, 펌프 및 배관(BOP) 설계, 전해액 레시피 구성, 시스템화 설계를 통해 생산한 흐름전지를 2013년 국내 최초로 상용화하고 현재까지 5개국, 16개 프로젝트에 총 10MWh의 사업 실적을 확보했다. 국내에서 유일하게 흐름전지의 단체표준 인증을 획득한 업체로서 제품의 신뢰성과 안전성을 확보하며 업계를 리드하고 있는 국내 최고의 흐름전지 전문 기업이다. 공공기관에서도 화재 걱정 없이 안전한 흐름전지 에너지저장장치(ESS)를 화석연료 발전 대체, 풍력발전 출력 제한 해소, 피크 저감, 송배전망 병목해소 등의 용도로 수의계약을 통해 보다 용이하게 설치할 수 있다.

기술

바나듐 레독스 흐름 배터리 기술

스택

바나듐 레독스 흐름 배터리

바나듐 레독스 흐름 배터리(Vanadium Redox Flow Battery, VRFB)는 대표적인 흐름전지로 양극과 음극 전해질로 바나듐을 사용하며 전해질의 산화 및 환원 반응에 의해 충방전이 일어나는 이차전지다. 일반적인 전지와의 가장 큰 차이점은 에너지가 저장되는 전해질을 순환시키면서 충전과 방전이 이루어진다는 점이다. 충방전은 산화와 환원의 전기화학적 반응이 일어나는 스택에서 이루어지고 전기는 별도의 탱크에 보관되는 전해질에 저장되게 된다.

특징

• 장수명 : 방전심도(DoD) 100% 사용으로도 거의 연간 열화율 없이 20년 이상 장수명과 20,000 사이클의 수명을 가지고 있다.
• 출력과 에너지 용량의 독립적 설계 : 출력과 에너지 용량이 독립적으로 설계되어 출력은 스택 개수 및 크기에 의하여 결정이 되고 에너지 용량은 별도의 탱크에 저장되는 전해질의 양에 의해 결정되어 수 kW부터 수십 MW까지 다양한 출력의 에너지저장장치 이차전지로 매우 적합하다.
• 안전성 : 수(水)계 전해질은 화재의 위험성이 없으며 중금속을 함유하고 있지 않아 안전하고 반영구적으로 사용할 수 있어 친환경적이다.

핵심부분

• 스택 : 양극과 음극 바나듐 전해질의 반응을 유도하여 전기를 화학에너지로 변환하여 전해질에 저장하거나(충전) 전해질의 화학에너지를 전기로 변환하여(방전) 사용할 수 있게 해주는 셀을 결합하여 구성하였다.
• 바나듐 전해질 : 바나듐 전해질의 양극 전해질 탱크에 V5+와 V4+의 양이온이 저장되고 음극 전해질 탱크에 V2+와 V3+가 저장되어 있고 스택에서 반응시켜 충전과 방전을 시행한다.

주요 제품

에이치투 EnerFLOW430

에이치투 EnerFLOW330

385 kWh 컨테이너형 VRFB 모듈

구분	EnerFLOW430
배터리 종류	바나듐레독스흐름전지
정격 출력	75 kW
설치 용량 (방전 용량)	385 kWh (270kWh)
제품크기	20 ft 콘테이너(6.05*2.43*2.9m)
정격 전압(AC)	380V
주파수	50/60 Hz
작동온도	-10 ℃ ~ 40 ℃
싸이클 수명	20,000+(@DOD 100%)
기간 수명	20 yr+
통신 지원	MODBUS TCP/IP
IP 등급	IP 54

60 kWh VRFB 모듈

구분	EnerFLOW330
배터리 종류	바나듐레독스흐름전지
정격 출력	10kW/15~7kW
제품크기	2.30 × 0.83 × 2.35m
정격 전압(AC)	요구 사항에 맞게 조정 가능
주파수	요구 사항에 맞게 조정 가능
작동온도	-10 ℃ ~ 40 ℃
싸이클 수명	20,000+(@DOD 100%)
기간 수명	20 yr+
통신 지원	MODBUS TCP/IP
IP 등급	IP 54

솔루션

마이크로그리드

신재생 연계

통신 타워

유틸리티

마이크로그리드

• 전력망 또는 신재생에너지 발전과 연계하여 일정한 지역에서 전기를 만들고 소비하는 전력공급시스템. 기존의 광역 전력망으로부터 독립된 분산전원을 중심으로 한 국소적인 전력공급체계로 전력원은 주로 태양광, 풍력발전, 가스터빈, 디젤발전기 등을 사용함
• 마이크로그리드는 독립운전을 기본으로 하고 전력망을 보조적 수단으로 활용하므로 에너지용량이 큰 플로우배터리가 적합함
• 가스터빈, 디젤발전기, 열병합발전소 등 운용 시 최대출력으로 가동하는 것이 발전효율이 높으므로 발전 시 잉여전력을 대량 저장하고 장시간 배터리로 전력을 공급하는 운전이 경제적인 형태임
• 에너지 자립마을, 학교, 군부대, 섬, 대단위 아파트 등

신재생 연계

• 태양광, 풍력, 지열, 조력, 소수력 등 화석연료를 사용하지 않고 자연의 에너지를 전기에너지로 변환하는 형태의 신재생에너지를 활용하는 시스템. 통상 발전량이 많은 시간과 전기소비가 많은 시간이 상이한 경우가 많아 ESS와의 연계가 점차 증가하고 있고, 연계를 통해 전체 에너지의 효율이 증가하기 때문에 ESS와의 연계가 권장되고 있음
• 태양광과 풍력발전은 통상 최대출력 대비 3.5 ~ 5시간의 1일 용량을 발전하기 때문에 100% 저장할 수 있는 장주기 ESS가 적합함. 신재생에너지 보급비율이 높은 국가의 경우 수십 MW 출력과 수십 MWh의 용량을 갖는 플로우 배터리 연계사례가 증가하고 있음
• 태양광 발전단지, 풍력 등 신재생에너지 단지, 마이크로그리드, 옥상·주차장 등 태양광 연계 등

통신 타워

• 통신타워 연계 ESS는 전력이 불안정하거나 단절되어 있는 개발도상국, 오지, 섬지역 등 전력조달비용이 높은 장소에서 안정적이고 저렴하게 전력을 조달하기 위해 활용하는 시스템. 태양광, 미니 풍력발전 등 신재생에너지 발전과 연계하거나 디젤발전기 등을 통해 발전하고 ESS에 저장하여 TV, 라디오, 이동통신, 무선인터넷 통신교환에 사용함
• 출력은 낮으나 장시간 방전이 필요하여 흐름전지와 적합
• 통상 접근성이 저조한 곳에 설치되는 경우가 많아 흐름전지를 사용 시 유지보수 요구횟수가 줄어 비용을 절감하는데 유리함
• 독립전원형 기지국 및 이동통신타워, 라디오 중계타워, 텔레비전 중계타워

유틸리티

• 발전소, 송배전망 등 큰 규모의 전력이 발전하고 이동, 분산되는 전력망에서 ESS를 연계하여 시너지를 증대시키는 시스템. 주로 발전소에서 주파수조정(F/R), 발전 전력의 대규모 저장, 변전소에서의 송배전 효율향상, 수용가측에서 예비력 확보 등 ESS가 사용되고 있음
• 에너지 용량의 확장이 용이한 흐름전지는 전력망 각 단계에서 대규모 전력을 저장하는데 적합함
• 정전과 천재지변 등으로 발전소부터 수용가로 이어지는 전력망 단절 시 대용량 흐름전지는 긴급복원시까지 전력공급을 담당하기에 적합하며 발전소보다 신규 설치가 용이하여 백업 전력으로 효용이 높음
• 발전소, 변전소, 수용가 인접 대규모 전력저장설비 등

주거 및 상업지구

• 주거지와 상업시설, 공장 등 전력 수용가에서 ESS 연계를 통해 소비 전력의 단가를 저하시키고, 피크 부하 절감, 부하 분산 등 기능을 수행하는 시스템. 신재생 에너지 발전 설비의 보급 증대에 따라 발전 잉여전력을 저장하여 전력망의 전력 소비 대신 저장한 ESS의 전력을 사용하여 비용 발생을 절감하거나 잉여 전력을 저장하여 개인간 거래 등을 통해 추가 수익을 확보하기 위해 ESS가 사용되고 있음
• 흐름전지는 ESS 전기요금제도와 연계하여 최대부하시간에 전력사용량이 많은 장소와 연계하여 전기요금을 10% 이상 절감 가능
• 전력사용이 특정 시간대에 집중되는 공장, 상가 등에서 흐름전지 연계를 통해 최대전력수요량을 절감하고, 최대부하전기요금을 절약 가능
• 주거지역의 소비패턴에 맞는 연계 운전을 통해 누진제도를 회피하고 정전, 천재지변 등 비상 시 전력공급이 가능함
• 주택단지, 마을, 아파트, 아케이드 센터, 공장 등

참고자료

• ㈜에이치투 공식 홈페이지 – http://www.h2aec.com/
• "H2 Story", 《(주)에이치투》
• "EnerFLOW430", 《(주)에이치투》
• "EnerFLOW330", 《(주)에이치투》
• 박창수, 〈세계 3대 ESS 강국으로 도약, 우리가 이끈다〉, 《중소벤처기업진흥공단》, 2016-05-30
• 조성구, 〈(에너지 톡톡) 화재 위험성 無, '바나듐 레독스흐름전지(VRFB)'〉, 《국토일보》, 2021-01-14
• 이광호, 〈'흐름전지 ESS' 에이치투, 차세대 배터리 시장 주역〉, 《더벨》, 2020-10-22
• 최은화, 〈에이치투 바나듐레독스흐름전지, 국내 최초 혁신제품 지정〉, 《매일경제》, 2021-06-22

같이 보기

• 한신
• 바나듐 레독스 흐름 배터리
• 에너지저장시스템

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