[인더스트리뉴스 권선형 기자] 자율주행 전기차가 백화점에 내려주고, 쇼핑하는 동안 알아서 무선충전소를 찾아 충전하고 돌아온다. 자율주행 드론이 운행을 하다가 배터리가 떨어지자 가까운 무선충전소를 찾아가서 스스로 충전한다. 가까운 미래에 현실이 될 수 있는, 생각보다 빠르게 접할 수 있는 일들이다.

기계가 알아서 운행하는 전기차 자율주행 시대가 오면 가장 필요한 것은 무선충전. 사람이 필요하지 않은 자율주행 전기차에 사람이 유선으로 충전해주는 일은 비효율적이기 때문이다. 갈수록 편리함을 추구하는 사람들이 많아지는 것도 무선충전기술이 확대될 수밖에 없는 이유다. 지금도 반도체, OLED 등 클린룸에는 필수로 들어가고 있는 무선전력전송기술은 최근 들어 현대자동차 GV60의 무선충전기능에도 적용되기 시작했다. 무선전력전송장치 글로벌 TOP2이자 국내시장 95% 이상을 점유하고 있는 그린파워의 무선전력전송기술이 도입됐다.

그린파워 조정구 대표는 “그린파워는 1998년 한국전기연구원에 근무하며 국내에서 처음으로 개발한 무선전력전송기술을 기반으로 설립된 기업으로, 삼성전자 LCD 공장에 납품한 이후로 현재까지 반도체, OLED, 자동차, 배터리 제조라인, 의약품, 식품 제조라인 등에 1kW에서 260kW급까지 다양한 용량과 사양의 무선전력전송장치를 공급하고 있다”고 소개했다.

무선전력전송장치 수요가 갈수록 커지고 있는 가운데, 그린파워는 지난해 창사 이후 처음으로 매출1,000억원을 넘겼다. IMF 시절 과기부 창업지원과제를 수주해 2억원의 연구비로 사업을 시작한지 23년 만에 이룬 성과다.

세계 최초 11kW급 무선충전기술 상용화

그린파워가 독보적인 기술력을 갖고 있는 무선전력전송장치는 레일을 따라 움직이는 물류이송장비에 많이 사용되고 있다. 특히, 반도체, FPD(Flat Panel Display) 등 클린룸 환경에서 운용되는 물류이송장비에는 없어서는 안 되는 필수 장치다.

레일을 따라 움직이는 물류이송장비에 전원을 공급하는 방법은 전선 케이블을 끌고 다니거나, 트롤리 바(Trolley Bar) 레일을 따라 설치하고 움직이는 대차(Vehicle)에 브러쉬(Brush)를 달아, 접촉에 의해서 이동하면서도 계속 전력을 공급받는 접촉식 전력공급 방식이 있다. 이러한 방식은 저렴한 비용 때문에 많이 사용돼 왔지만 케이블이 갈리면서 먼지가 발생하고 브러쉬에 발생하는 스파크로 인해서 금속 산화물이 발생해 공장에서 일하는 작업자의 건강을 해치고 유지보수도 빈번하게 발생하는 단점이 있다. 때문에 접촉식 전력공급장치는 먼지에 민감한 반도체나 FPD 공장에는 사용이 금지되고, 클린룸이 아닌 배터리, 자동차, 식품공장, 등 일반 공장에서도 선호하지 않고 있다.

그린파워의 무선전력전송장치는 이러한 문제점을 해결한 솔루션이다. 접촉이 전혀 없어 파티클(Particle) 발생과 유지보수를 최소화하고 있다. 또한 케이블 길이의 한계로 인한 이동경로 제한도 없다.

조 대표는 “반도체, FPD 공장에는 천정에 레일이 설치돼 공장의 상부로 반도체 웨이퍼나 디스플레이 Glass 등의 물류를 이송하는 OHT(Overhead Hoist Transfer), OHS(Overhead Shuttle), EMS(Electrified Monorail System) 등의 물류이송장비가 있다”며, “그린파워의 무선전력전송장치는 이런 물류이송장비에 대응해 직선, 회전, 분기, 합류, 등 복잡한 레일에도 디자인 설계와 운영이 가능하고 고효율로 무선전력을 공급해 준다”고 말했다.

이어 조 대표는 “공장의 바닥에 레일이 설치되고 그 위를 따라 움직이는 물류이송장비인 Stocker, OHCV(Overhead Conveyer Vehicle), AGV(Automated Guided Vehicle) 등에도 그린파워의 무선전력전송자치가 많이 사용되고 있다”고 설명했다.

반도체나 FPD 등 고부가가치 공장에서만 주로 사용되던 자동물류이송장치는 최근 스마트 팩토리 바람을 타고 일반 공장으로 급속히 확대되고 있어 물류이송장비용 무선전력전송장치 시장은 지속적인 성장이 예상되고 있다.

그린파워는 이 같은 무선전력전송기술을 기반으로 12년간의 연구 끝에 정차 중에 무선으로 전기차를 충전하는 기술을 개발하고, 지난해 말 세계 최초로 11kW급 무선충전기술을 상용화했다.

그린파워의 무선충전시스템의 가장 큰 장점은 효율성과 편의성이다. 무선 충전임에도 90% 이상의 효율을 달성할 수 있으며, 주차만 하면 별도의 조작 없이 자동으로 충전해준다.

기존의 유선 충전기는 차를 세우고 충전기로부터 플러그와 케이블을 끌고 와 전기차 충전 캡을 열고 플러그를 꽂은 다음, 충전기 화면에 충전과 과금 수단 입력, 시작 버튼을 눌러야 충전이 된다. 충전이 다 되면 전기차에서 플러그를 뽑아 충전기에 거치한 후 충전 캡을 닫은 후에 출발해야 하는 불편한 방식이다.

조 대표는 “무선충전시스템은 주차장에 주차를 하면 전기차와 무선충전기가 WiFi 통신을 통해 연결되고 전기차 내에서 충전버튼을 누르면 자동으로 충전이 시작이 된다”며, “운전자가 다시 차에 타서 출발하면 자동으로 충전이 종료되고 과금이 진행되기 때문에 편리한 기술”이라고 말했다.

이어 조 대표는 “더욱이 자율주행 기술이 곧 상용화가 될 것으로 예상되는 상황에서, 자율주행시대가 되면 30~40% 정도는 무선충전기로 채워질 것”이라며, “11kW급 무선충전시스템을 상용화하고 향후20kW~50kW급의 대용량 제품을 개발, 출시할 계획”이라고 말했다.

달리면서 충전 가능한 온라인 전기차 기술 개발

그린파워는 지난 2009년 KAIST와 전기버스가 도로 위를 달리면서 충전할 수 있는 ‘온라인(On-Line) 전기차 기술’을 개발했다. 도로 아래에 급전선로를 깔고 차량 하부에 집전코일을 부착해 급전선로에 고주파 전류를 흘려주면, 집전코일에 자기유도에 의한 전력이 전달되고 이 전력으로 전기버스의 배터리를 충전하는 기술이다. 20cm 이상의 공극을 통해서 100kW 전력을 충전하면서 최대 85% 정도의 고효율을 얻었다.

조 대표는 “충전시간의 제약을 없애고 주행거리 제약을 없앤다는 관점에서 매우 이상적인 기술이었지만, 도로를 파서 급전선로를 묻어야 하고 도로 개보수 시 급전선로가 손상돼 다시 깔아야 하는 단점과 차량이 급전선로의 중심에서 벗어날 경우 전력전송 효율이 급격하게 떨어지는 단점이 있어 구미시에 4대의 시내버스에 적용해 상용화한 이후에 확대적용 되지 못하고 있다”고 말했다. 혁신적인 기술이었지만 아직 풀어야 할 숙제가 남아 있어 향후 개발이 더 필요한 상황이라는 설명이다.

하나의 전원장치로 충·방전하는 직렬 포메이션 기술

그린파워는 최근 2차전지 후공정 제조장비 시장에 본격 진출하고 배터리 셀을 직렬로 쌓아 하나의 전원장치로 충·방전될 수 있는 직렬 포메이션 기술을 개발하고 있다.

생산되는 모든 셀을 한번 씩 충·방전하며 배터리의 특성을 갖도록 하는 포메이션 장비가 핵심인 2차전지 후공정 제조장비의 현재 생산 방식은 비효율적이라는 판단에 따른 전략적인 기술개발이다.

현재 2차전지 후공정 장비는 모든 셀을 한번 충방전 시키는데 3~4시간이 걸리는 상황이다. 생산 케파를 늘리기 위해서는 많은 설비가 필요한데 그 중 포메이션 장비가 배터리 제조라인의 상당부분을 차지하고 있다. 특히 전원장치에서 각각의 셀 전극까지 연결하는 케이블이 굵어지고 공간을 많이 차지하며 원가상승도 점점 커지고 있다. 한 트레이에 담긴 모든 셀의 온도도 일정하게 맞춰야 하지만 케이블과 프로브 접촉점의 발열로 온도 조절도 쉽지 않은 상황.

조 대표는 “각각의 셀에 별도의 충·방전기를 붙이는 대신 여러 개의 셀을 직렬로 연결한 후에 하나의 충·방전기를 붙여서 충전해 케이블의 수를 줄이고 충방전기의 효율을 높이는 동시에 포메이션 장비의 사이즈를 획기적으로 줄일 수 있는 기술을 개발하고 있다”며, “향후 후공정 장비는 사이즈와 전력소모를 최대한 줄이고 공조기 용량도 함께 줄여 에너지 절감과 공장의 공간 이용률을 극대화하는 방향으로 나아가야 한다”고 말했다.

그린파워는 올해 초 전 직원과 함께 중장기 비전을 공유했다. 2025년 매출 5,000억원, IPO를 통해 기업가치 1조5,000억원을 달성한다는 목표다. 중장기 경영모토로는 ‘To serve with love’를 선포했다. 고객을 섬기고 직원 상호간에 서로를 섬기며 지역사회를 사랑으로 섬기는 비전이다. 그린파워는 매해 이익의 일부를 지역사회 이웃돕기, 장학금 지급에 사용하고 있다.

기독교 신자인 조 대표는 “환경을 생각하고 지역사회를 돌아보며 사회적인 약자를 배려하는 기업, 또 직원들이 행복하게 일하고 개개인의 꿈을 펼칠 수 있는 직장을 만드는 것이 목표”라며, “CEO는 바뀌더라도 100년 이상 가는 존경받는 기업을 만드는 것이 그린파워의 미션이자 비전”이라고 말했다.

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