세종공업, 국내 최초 연료전지 스택 핵심부품 '분리판' 대량생산 기술개발 성공

[파이낸셜뉴스]한국에너지기술연구원이 국내 최초로 프레스 금형을 이용한 스탬핑 금속분리판기술 개발을 통해 2kW급 고체산화물연료전지 스택을 제작·운전하는데 성공했다는 소식에 세종공업이 강세다. 연구원에서 개발한 2kW급 스택은 포스코에서 개발한 연료전지용 금속분리판 소재를 이용해 세종공업의 금형기술과 동일브레이징의 브레이징 접합기술을 통해 제작됐다.

3일 오전 9시 40분 현재 세종공업은 전 거래일 대비 720원(10.22%) 오른 7940원에 거래 중이다.

연료전지 스택은 연료극-전해질-공기극으로 구성된 단위전지, 금속분리판, 밀봉재 등으로 이루어진 기본부품이 반복 적층된 형태다. 전기화학반응을 통해 직류전류를 발생시키는 스택은 자동차의 엔진과 같은 핵심 부품으로, 연료전지의 내구성과 초기 투자비용을 결정하는 매우 중요한 요소이다.

연료전지 스택에 사용되는 금속분리판은 수십 개의 단위전지 사이를 전기적으로 연결하는 연결재인 동시에 연료와 공기를 각 단위전지에 공급하는 매니폴드의 역할을 하는 핵심 부품이다. 금속분리판은 연료와 공기의 흐름을 제어하기 위한 미세 유로를 포함하도록 제작돼야 해 단위전지와 함께 가장 높은 가격비중을 차지한다.

금속분리판은 공기 및 연료 주입부를 포함하고, 표면에는 기체의 흐름을 유도하는 가스채널이 필요하기 때문에 초기 개발단계에서는 기계적 가공으로 유로 패턴을 만든다. 하지만 건물 및 발전용 연료전지의 가격경쟁력을 높이고 부피를 최소화하기 위해서는 프레스 금형을 이용해 금속분리판을 성형하는 양산기술 적용이 필수적이다.

고온에너지전환연구실 유지행 박사 연구진은 두께 1㎜의 국산 분리판 소재(POSCO, STS460FC)를 스탬핑해 제작한 요철구조의 분리판 기술을 통해 80개의 단위전지와 분리판으로 구성된 2kW급 고체산화물연료전지 스택 개발에 성공했다.

연구진은 프레스 금형을 이용하여 두께 1mm 이하의 금속박판을 스탬핑하기 위해 분리판 상면과 하면에 엠보싱 형태의 돌기를 교차로 배열해 분리판 양면에 유로를 형성했다.

이와 동시에 단위전지가 안착되는 프레임도 여러 개의 레이어를 브레이징 접합함으로써 양산성과 품질 신뢰성을 동시에 확보할 수 있는 분리판 모듈 기술을 개발했다.

스탬핑 분리판 기술은 기존의 기계가공에 비해 제조비용을 1/10 이하로 낮추고 공정시간을 100분의 1 이하로 줄일 수 있어 연료전지 가격 저감뿐 아니라 개발기간도 획기적으로 단축시킬 수 있다.

한편 국내 고온형 연료전지는 대부분 해외 기업에서 수입하는 상황에서 국산 소재와 부품기술을 적용해 개발됐으며, 국내에서는 처음으로 양산기술이 적용된 분리판을 사용해 개발됐다.


[e-mail] 김민기 기자