들어가며: 기후 위기 시대, 공정 산업의 역할
기후 위기는 더 이상 미래의 가능성이 아닌, 지금 우리가 마주한 현실입니다. 글로벌 탄소중립 목표 달성을 위해 모든 산업이 근본적인 변화를 요구받고 있으며, 그중에서도 화학·바이오·에너지 공정 산업은 탄소 배출의 주요 원천이자 지속가능한 해결책을 제시할 수 있는 핵심 분야로 주목받고 있습니다.
시마크로는 설립 초기부터 지속가능성을 핵심 가치로 삼고, 2018년부터 글로벌 선도 기업들과 함께 다양한 기후기술(Climate Tech) 과제를 수행해왔습니다. 디지털 트윈과 공정 모델링을 기반으로 탄소중립 실현을 위한 구체적이고 실용적인 해법을 제시해온 것입니다.
시마크로가 고객사들과 함께 수행한 프로젝트들은 CO₂ 포집, 청정수소 생산, 순환경제 구축 등 기후기술의 주요 영역을 모두 아우릅니다. 이 여정은 곧, 산업의 지속가능한 전환을 향한 시마크로의 실천이자 지속가능한 미래를 향한 기술적 도전의 기록입니다.
탄소중립을 향한 공정 혁신의 여정
탄소중립을 실현하기 위해서는 탄소 저감과 에너지 효율화 기술 개발이 필수적입니다. 시마크로는 대기 중 CO₂ 직접 포집(DAC)부터 차세대 포집 시스템(RPB), 신규 흡수제 및 흡착제 기술 평가까지, 탄소 포집 솔루션 전 영역에서 글로벌 파트너들과 혁신을 이어가고 있습니다.
1. 대기 중 CO₂ 직접 포집 (Direct Air Capture, DAC)
대기 중의 CO₂를 직접 추출하는 DAC 기술은 탄소중립 실현을 위한 핵심 기술입니다. 기존 산업 공정에서 배출되는 CO₂를 포집하는 것을 넘어, 이미 대기 중에 축적된 CO₂를 제거함으로써 Net Negative 결과를 달성할 가능성을 제공합니다.
시마크로는 Company G (USA)의 Moonshot Project에 모델링 전문가로 참여하여, DAC 시스템의 공정 통합 및 에너지 효율 최적화 연구에 기여했습니다. 흡착제 재생 단계에서의 에너지 소비를 최소화하기 위해 진공 탈착 시스템과 저등급 폐열 회수 기술을 결합한 통합 모델링 프레임워크를 개발함으로써, DAC 상용화의 주요 과제인 에너지 집약도를 낮출 수 있는 경로를 찾는 데 기여했습니다.
2. 차세대 CO₂ 포집 설비 (Rotating Packed Bed, RPB)
기존의 CO₂ 포집 공정은 대형 흡수탑을 사용하기 때문에 상당한 설치 공간과 높은 자본 비용이 요구됩니다. 이에 반해 Rotating Packed Bed(RPB) 기술은 원심력을 활용해 물질전달 속도를 크게 향상시킴으로써, 동일한 처리 성능을 훨씬 작은 설치 면적으로 구현할 수 있어 차세대 포집 기술로 주목받고 있습니다.
시마크로는 Company B (USA)와 협력하여 RPB 장치의 설계 및 최적화 모델링을 수행했습니다. 특히 이번 협력에서는 배가스와 흡수액의 흐름 방향이 다른 두 가지 설계안(2차원 교차 흐름 구조 및 1차원 향류 배열)을 평가했습니다.
또한 시마크로는 Company E (USA)이 새롭게 개발한 흡수제를 기반으로 실험실 규모의 CO₂ 포집 공정을 파일럿 규모로 확장하는 RPB 모델링 프로젝트를 진행하고 있습니다. 이러한 협력은 고급 공정 모델링을 통해 실험실 연구와 산업 적용을 연결하는 시마크로의 디지털 엔지니어링 전문성을 보여줍니다.
3. 신규 Solvent 및 탄소 포집 재료 개발
CO₂ 포집 공정의 효율성과 경제성은 흡수제와 흡착제의 성능, 그리고 공정 설계의 효과성에 달려 있습니다. 새로운 포집 매체를 개발하는 글로벌 파트너들과 협력하여, 시마크로는 고급 공정 모델링을 적용해 흡수제와 흡착제 성능을 평가하고, 재생 에너지 요구량을 산정하며, 확장 가능하고 에너지 효율적인 CO₂ 포집 공정 통합을 최적화합니다.
시마크로는 일본의 Company K (Japan), 스위스의 Company N(Swiss), 영국의 Company I (UK) 등 각국의 선도적인 기업들과 협력하여 차세대 탄소 포집 기술의 상용화를 지원하는 모델링 및 검증 연구를 수행했습니다.
Company K (Japan) Heavy Industries와의 프로젝트에서는 기존 향류 배열의 한계를 개선하기 위해 Aspen Custom Modeler(ACM)를 활용하여 실제 장치 거동을 재현하는 2차원 시뮬레이션 모델을 개발했으며, 파일럿 규모 실험 데이터로 운전 안정성과 공정 효율을 검증했습니다.
이러한 협력 활동은 고급 공정 모델링과 시뮬레이션을 통해 실험실 연구와 파일럿 규모 검증을 연결하는 디지털 엔지니어링 파트너로서 시마크로의 역할을 보여주며, 혁신적인 탄소 포집 재료의 산업적 구현을 가속화하고 있습니다.
청정수소로 여는 에너지 혁신의 시대
탄소 배출 감소를 넘어, 그린수소와 블루수소 생산 기술의 고도화는 지속가능한 에너지 전환을 달성하는 핵심 과제입니다. 시마크로는 설계 최적화를 위한 공정 모델링과 운전 최적화를 위한 디지털 트윈 분야에서 폭넓은 전문성을 축적해 왔으며, 전해조 시스템 모델링부터 재생에너지 기반 그린수소 및 SMR 기반 블루수소 공정에 이르는 ‘전 영역’의 청정수소 생산 기술을 포괄하고 있습니다
1. 수전해 시스템: 정적·동적 모델링
수전해(Water Electrolysis)는 청정수소 생산의 핵심 기술로, 재생에너지의 간헐적이며 변동적인 전력 공급에도 안정적인 운전을 유지하는 것이 중요합니다.
시마크로는 일본의 선도적인 화학 및 소재 기업인 Company A (Japan), 그리고 한국의 청정 에너지 기술 기업인 Company T (Korea)와 협력하여 알칼라인 수전해 시스템의 정적(Steady-State) 및 동적(Dynamic) 모델링을 수행했습니다. Company A (Japan)와의 공동 프로젝트에서는 Aspen Custom Modeler(ACM)를 활용해 전해조, 세퍼레이터, 가스쿨러, 순환 루프 등 주요 공정 장비를 대상으로 디지털 트윈 모델을 개발했습니다.
이 모델을 통해 전류밀도 변화, 압력 제어, 에너지 효율에 따른 H₂, O₂ 생산 성능을 상세히 검증하였습니다. PID 제어 로직이 구현된 동적 모델을 사용하여, 시마크로는 재생에너지 공급이 변동하는 조건에서도 안정적인 수소 생산이 가능함을 확인했습니다.
2. 그린 수소 (Green H₂): 재생에너지 기반 수전해 공정
그린수소는 태양광, 풍력, 수력 등 재생에너지를 이용해 수전해로 생산되는 수소입니다. 그린수소는 탄소중립 달성을 위한 가장 유망한 경로 중 하나로 널리 인식되고 있지만, 대규모 도입은 여전히 기술적·경제적으로 도전적인 과제입니다.
재생에너지 발전의 간헐성과 변동성은 수전해 시스템의 안정적이고 효율적인 운전에 상당한 어려움을 제기하며, 이에 따라 고급 모델링과 온라인 디지털 트윈 기술이 필수적입니다.
시마크로는 Company S(Korea)와 협력하여 그린 수소 플랜트 설계를 위한 알칼라인 수전해 공정 모델을 개발했습니다. 태양광과 풍력 같은 시간 가변적 발전을 특징으로 하는 재생에너지 조건에서 안정적인 수소 생산을 보장하기 위해, 시마크로는 시간에 따라 변화하는 전력 입력을 기반으로 수소 수율과 에너지 효율을 정밀하게 계산할 수 있는 정적 시뮬레이션 프레임워크를 개발했습니다. 이 과제를 통해 향후 상업용 그린수소 플랜트 디지털 트윈 개발을 위한 기술적 토대를 마련했습니다.
3. 블루 수소 (Blue H₂): SMR 기반 수소 생산 공정 & CCUS 공정 설계
블루수소는 천연가스 개질(SMR: Steam Methane Reforming)과 탄소 포집·저장(CCS/CCUS) 기술을 결합하여, 온실가스 배출을 줄이면서 대규모 수소 공급을 위한 현실적인 방안입니다. 그린수소로의 전환 과정에서 실질적인 가교 솔루션으로 널리 평가받고 있으며, 기존 천연가스 인프라를 활용하고 높은 탄소 포집 효율을 유지함으로써 경제성과 환경 성능을 모두 달성합니다.
시마크로는 Company H (Korea)와 협력하여 천연가스(CH₄)를 원료로 사용하는 블루수소 공정의 디지털 트윈 모델을 개발했습니다. 통합 모델은 메탄을 수소로 전환하는 증기 메탄 개질(SMR) 반응과 수성가스 전이반응(WGS)부터 압력순환흡착(PSA) 정제 공정까지 전체 공정 체인을 포괄하며, 실시간 운전 조건 변동에 따른 시스템 응답을 분석할 수 있는 동적 시뮬레이션 기능을 포함하고 있습니다. 디지털 트윈 모델은 블루수소 플랜트 설계를 최적화하고, 안정적이고 효율적인 운전을 보장하는 핵심 도구로 활용될 것입니다.
순환경제를 위한 글로벌 협력
기후 위기 대응은 탄소 배출 감소 이상을 요구합니다. 자원 순환과 활용을 극대화하는 순환경제로의 전환을 필요로 합니다.
시마크로는 유럽 컨소시엄이 주도하고 핀란드 LUT University가 조정하는 EU Horizon Europe 프로그램의 CIRCBIO-01 (Circular Bioeconomy) 프로젝트에 파트너로 참여하고 있습니다. 이 이니셔티브 내에서 시마크로는 바이오 기반 순환 비즈니스 모델 실현을 위한 디지털 플랫폼 개발과 기술적 평가 기준 수립에 기여하고 있습니다.
이 프로젝트는 순환경제 전환을 가속화하기 위해 유럽 학계와 산업계가 공동으로 추진하는 협력과제이며, 시마크로는 자원 순환 효율을 정량적으로 평가하기 위한 공정 모델링 및 디지털 트윈 프레임워크를 제공합니다.
시마크로는 유럽이 주도하는 순환경제 이니셔티브에 참여하는 몇 안 되는 한국 기업 중 하나로서, 이러한 참여는 시마크로의 디지털 엔지니어링 전문성이 국제적으로 인정받고 있음을 보여줍니다.
혁신 공정과 에너지 기술의 진화
지속가능한 에너지 전환은 기존 인프라의 한계를 극복하는 혁신적인 공정 기술에 달려 있습니다. 시마크로는 미국 에너지부(U.S. Department of Energy)를 비롯해 Company S (USA), Company H (USA), Company N (USA) 등 글로벌 선도 기관 및 기업들과 협력하여 기밀 R&D 프로젝트를 수행했습니다.
특히 Company H (USA)와의 협력에서는 집광형 태양열(CSP)을 이용해 CO₂와 천연가스로부터 메탄올을 합성하는 공정 모델을 개발했습니다. 시마크로는 Aspen Plus 기반 디지털 트윈 모델을 구축하여 열저장 효율과 스케일업 시의 성능 변화를 분석했으며, 이를 통해 태양열 기반 화학 연료 생산의 상용화 가능성을 입증했습니다.
글로벌 투자로 이어진 기후기술 전문성
시마크로의 기후기술 전문성은 글로벌 임팩트 투자사로부터도 인정받았습니다. 2025년 9월, 시마크로는 D3 쥬빌리 파트너스(D3 Jubilee Partners)로부터 기후기술 혁신의 전문 선도 기업으로 인정받아 임팩트 투자를 유치했습니다.
D3 쥬빌리 파트너스는 2011년에 설립된 1세대 임팩트 벤처캐피털로, 기후변화 및 시급한 사회 문제 해결에 집중 투자하는 글로벌 투자사입니다. 한국을 비롯해 실리콘밸리, 아프리카 등 프론티어 시장 전반에서 혁신적인 지속가능성 스타트업에 투자하고 있습니다.
이번 투자는 단순한 자본 투자를 넘어, 시마크로가 수행해온 다양한 기후기술 이니셔티브에 구현된 기술적 우수성과 사회적 가치 잠재력에 대한 객관적 평가를 의미합니다.
마치며: 지속가능한 산업을 위한 디지털 전환의 역할
지속가능한 산업 생태계를 구축하기 위해서는 단순한 신기술 개발만으로는 충분하지 않습니다. 지능화, 적응성, 그리고 지속적인 최적화를 가능하게 하는 디지털 기반이 필요합니다. 지속가능성으로의 전환은 산업이 디지털 영역에서 공정을 설계하고, 시뮬레이션하며, 관리하는 방식에서 시작되어 실시간 운전 최적화를 통해 발전해 나갑니다.
시마크로의 핵심 역량은 고급 모델링 및 시뮬레이션에 있으며, 이는 데이터 관리, 컨텍스트화, 데이터 분석, 그리고 AI 에이전트 기술과 통합을 통해 실시간으로 지능형 운전 의사결정을 가능하게 합니다.
전 세계 정부와 산업계가 탄소중립을 향한 대규모 투자를 가속화함에 따라, 공정 엔지니어링과 디지털 지능형 운전의 융합이 산업 혁신의 핵심 동력으로 부상하고 있습니다. 이러한 통합은 산업 전반의 탄소 배출을 줄이고, 자원 낭비를 최소화하며, 에너지 효율을 향상하여 순환형 저탄소 경제의 길을 열고 있습니다.
시마크로는 글로벌 협력과 디지털 엔지니어링 분야에서 입증된 전문성을 바탕으로, 공정 산업의 디지털 전환을 선도하는 것을 목표로 합니다. 물리적 공정 자산과 지능형 디지털 시스템 간의 격차를 해소하여 실시간 최적화를 가능하게 합니다. ‘디지털 트윈 기술을 통해 지속가능한 미래를 실현한다’는 비전 아래, 시마크로는 지속가능성을 공학적으로 구현된 현실로 바꾸는 혁신을 지속적으로 이끌고 있습니다.
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