[탐방] 불량률 제로·국산화율 98% 연료전지 생산
[탐방] 불량률 제로·국산화율 98% 연료전지 생산
  • 진경남 기자
  • 승인 2021.01.01 08:00
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

'국가대표 연료전지 생산기업' 두산퓨얼셀 익산공장
250개 특허 바탕 577MW 공급 年 260MW로 증설
▲두산퓨얼셀 익산공장 전경.
▲두산퓨얼셀 익산공장 전경.

[이투뉴스] 전라선과 호남선이 교차하는 익산역에서 차로 10분을 이동하면 두산퓨얼셀 익산공장이 나온다. 두산솔루스와 두산전자가 같이 연료전지 제품을 만들고 있는 이곳은 2017년 준공 후 국내 최대 규모의 국산 연료전지 생산공장으로 자리잡고 있다.

연 90MW의 연료전지를 생산하고 있는 익산공장은 내년까지 130MW로 생산량을 늘리고, 내후년에는 가동라인을 늘려 260MW 규모의 연료전지를 생산할 계획이다. 22일 찾아간 익산공장은 코로나19로 인해 전국이 비상이 걸린 상황임에도 불구하고, 연료전지에 들어가는 셀과 스택을 생산하고 제품 출고에 앞서 꼼꼼한 라인 공정으로 불량품 제로의 연료전지들이 출고를 앞두고 있었다.

▲출고 준비 중인 두산퓨얼셀의 연료전지 Purecell Model 400.
▲출고 준비 중인 두산퓨얼셀의 연료전지 Purecell Model 400.

◆다양한 테스트 거쳐 불량률 제로 제품 탄생
이날 익산공장은 두산퓨얼셀의 주력 생산 연료전지인 PureCell Model 400에 들어가는 핵심시스템인 CSA(Cell stack assembly: 셀스택 조립)와 PPLT(Powerplant line)의 공정 과정을 거치고 있었다. CSA는 연료전지에 필수적으로 들어가는 셀을 쌓아 만든 제품으로 분리판 가공 후 전극 가공과 셀을 쌓는 과정 등을 공정해 어느 부분이 잘못됐는지 CSA 테스트를 한다.

CSA 테스트는 CSA가 제대로 조립이 됐는지 셀스택 하나하나에 냉각수를 주입하면서 부품에 이상이 있는지 점검하는 작업을 말한다. 만약 이 과정에서 수소가 새면 CSA에 들어가는 셀스택에 문제가 있는 것으로 간주하고 폐기한다.

PPLT는 부품검사부터 ▶ESM 및 에어블로워 ▶CSA 조립 ▶전기 및 리크테스트 ▶PPLT 테스트 순으로 검사를 한다. 이날 본 테스트 과정은 서브스택에 어떤 문제가 있는지 확인 후 기준점에 맞게 스택을 하나하나 점검하고 있었다. 두산퓨얼셀 관계자는 “평가항목에 따라 민감도나 성능, 표면처리 등 전반적인 성능테스트를 하고 있다”고 설명했다.

공정 과정에서는 부품 누락, 배전연결상태 및 외관 검사를 하고 있었다. 이어 PPLT 테스트는 현장과 동일한 조건으로 LNG를 투입해 개질이 제대로 작동하고 있는지 2~3일 간 점검을 이어가고 있었다.

특히 PureCell Model 400이 PAFC(인산형 연료전지)인만큼 인산염 농도를 낮춰 인산염이 굳지 않도록 겨울철 운송에 대비하는 작업도 하고 있었다. 두산퓨얼셀 관계자는 “인산염 농도를 낮추는 작업을 하지 않으면 연료전지 운송 시 인산염이 굳어 스택이 파손되는 상황이 나올 수 있다”며 “스택이 깨지지 않고 운송할 수 있는 조건을 맞출 수 있도록 인산염 농도를 낮춰가며 동파방지 작업을 하고 있다”고 설명했다. 이런 공정 과정을 거쳐 완성된 연료전지는 110kW급 CSA 4개가 들어가며 연간 440kW의 전력을 생산한다. 

▲제품 출고에 앞서 두산퓨얼셀 직원들이 제품 검수를 하고 있다.
▲제품 출고에 앞서 두산퓨얼셀 직원들이 제품 검수를 하고 있다.

◆국내 협력사와 함께 연료전지 국산화 총력
두산퓨얼셀은 2014년 미국 클린엣지파워에게 UTC파워를 인수합병한 후 연료전지사업을 시작했다. 620명이 넘는 한국과 미국의 인재들과 UTC파워의 50년 연료전지사업 노하우를 접목해 250개의 특허를 보유해 현재까지 577MW의 연료전지를 생산했다.

두산퓨얼셀은 기술료 및 특허료 등을 해외기업에 내지 않고 자체 보유한 기술로 연료전지를 생산하고 있다. 이는 일부 연료전지 도입을 시도하고 있는 기업들이 현재 해외기업이 만든 완제품을 국내로 수입하는 방식과는 차별화 된 두산퓨얼셀이 지닌 강점 중 하나다.

두산퓨얼셀은 지난해 국내 280개 협력업체와 함께 국산화율 98%를 달성했다. 그 중 셀스택을 포함한 핵심부품 전체는 국내에서 제조, 시험, 유지보수, 성능개선을 하고 있다. 핵심부품인 전극도 국산화에 성공해 두산전자에서 공급을 받고 있다. 특히 국내 R&D 및 설계 엔지니어가 미국 원천기술을 넘어 한국형 기술로 업그레이드한 결과 발전용 연료전지 국내 생태계 구축이 가능할 수준에 도달했다는 평가다.

윤용세 두산퓨얼셀 신사업본부 부장은 “국내에서 연료전지 부품을 생산하는 기업들과 함께 국산 연료전지를 만들고 있으며, 기존 태양광 인버터를 생산하던 기업과 협업을 통해 연료전지 특성을 고려한 인버터를 만드는 등 기업과 상생할 수 있는 방법을 모색하고 있다”며 “이는 일부 기업이 기술이전을 받지 못하는 상황에서 국내에 해외제품만 들여오고 케이스만 씌우는 경우와 다르다”고 설명했다.

◆PAFC 넘어 다양한 연료전지 사업 준비
두산퓨얼셀이 현재 생산하고 있는 연료전지는 PAFC인 PureCell Model 400이다. PureCell Model400은 LNG를 수소로 전환하고 이를 산소와 전기화학 반응시켜 전기와 열을 생산한다. 이후 통해 생산된 직류전력을 고품질 교류전원으로 전환해 전력을 공급한다.

PureCell M400의 크기는 가로 8.3미터 세로 2.5미터에 넓이는 3미터다. 발전효율 43%, 열효율 47%로 종합 90%의 고효율을 보여주며, 최대 110도의 온수를 생산한다.

이를 바탕으로 두산퓨얼셀은 집중형 발전 전력공급 방식에서 연료전지 분산발전으로 활용을 계획하고 있다. 윤용세 부장은 “에너지변환 손실이 높은 기존 집중형 발전에 비해 연료전지는 높은 효율과 수용가 인근에 연료전지를 설치할 수 있다”며 “이는 배전망 설치과정에서 송변전망 설치를 하지 않아 선로구축 비용에도 유리한 측면이 있다”고 설명했다.

두산퓨얼셀은 주력 생산 중인 PAFC 모델과 더불어 향후 SOFC(고체산화물 연료전지) 상용화를 위한 개발을 준비하고 있다. 이에 따라 촉매 생산기술을 국산화하고 2023년까지 시제품을 완성하는 등 다양한 방법으로 연료전지 시장 활성화를 계획하고 있다. 윤용세 부장은 “PAFC는 SOFC와 다르게 출력조절이 가능하고 온수로 사용할 수 있는 등 유연하게 사용할 수 있지만 전기효율 측면에서 SOFC가 PAFC보다 높게 사용할 수 있어 향후 SOFC 개발 및 상용화를 준비하고 있다”고 말했다.

진경남 기자 jin07@e2news.com 


댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글 0
댓글쓰기
계정을 선택하시면 로그인·계정인증을 통해
댓글을 남기실 수 있습니다.

  • 서울시 구로구 디지털로27길 36 809-2호(구로동, 이스페이스)
  • 대표전화 : 02-877-4114
  • 팩스 : 02-2038-3749
  • 청소년보호책임자 : 이재욱
  • 편집국장 : 채덕종
  • 편집인 : 이재욱
  • 제호 : ::: 글로벌 녹색성장 미디어 - 이투뉴스
  • 법인명 : (주)에너지환경일보
  • 등록번호 : 서울 다 07637 / 서울 아 00215
  • 등록일 : 2006-06-14
  • 발행일 : 2006-06-14
  • 발행인 : 이재욱
  • ::: 글로벌 녹색성장 미디어 - 이투뉴스 모든 콘텐츠(영상,기사, 사진)는 저작권법의 보호를 받은바, 무단 전재와 복사, 배포 등을 금합니다.
  • Copyright © 2021 ::: 글로벌 녹색성장 미디어 - 이투뉴스. All rights reserved. mail to webmaster@e2news.com
ND소프트