전국 최초 GW급 PEM 전해조 습식필름 공정 자동화 생산라인 출하; 수소가이드인텔리전스, 3개월 만에 납품 완료

최근 리드인텔리전트의 전액 출자 자회사인 수소인텔리전트가 국내 주요 에너지 장비 선두 기업을 위해 구축한 GW급 PEM 전해조 지능형 조립 라인이 성공적으로 출하되었다. 해당 장비는 고객 현장에 도착하여 현재 시운전 단계에 진입했다. 이 프로젝트는 중국 최초로 습식 멤브레인 조립 공정을 적용한 PEM 전해조 자동화 생산 라인으로, 방안 설계, 공정 검증, 조립 시운전부터 장비 출하까지 단 3개월이 소요되어 수소인텔리전트의 PEM 전해조 핵심 제조 공정, 기술 혁신 및 복잡한 프로젝트의 신속한 납품 역량을 입증했다.

전 공정 호환 생산, 완공 후 연간 1GW까지 확장 가능

이 라인은 100~750 Nm³/h PEM 전해조의 전 공정 호환 생산을 지원하며, 창고 물류, 입고 검사, 자재 전처리(마킹, 세정, 절단, 치수 및 결함 검사 등 공정 포함), 자동 적층, 압착 체결, 누설 검사, 전기 제어, 데이터 수집 등 핵심 모듈을 통합하여 부품 입고부터 완성된 스택 출고까지 일체화, 자동화, 지능화된 생산을 실현했다. 또한 높은 효율성, 높은 정밀도, 높은 신뢰성, 높은 확장성을 갖추고 있으며, 완공 후 연간 1GW까지 생산 능력을 확장할 수 있다.

3대 핵심 기술로 습식 멤브레인 조립 업계 난제 돌파

양성자 교환막은 PEM 전해조의 핵심 부품으로, 습식 멤브레인 조립 공정에서는 조립 과정에서 습윤 상태를 유지해야 한다. 그러나 멤브레인의 치수 체인, 평탄도, 접합 표면 장력은 건조 상태와 습윤 상태에서 현저한 차이를 보이며, 이는 비전 보정, 자동 픽앤플레이스, 고속 이송, 자동 적층, 폐루프 재검사에 영향을 미친다. 이러한 '작은 변화 하나가 전체 시스템에 영향을 미치는' 공정 특성으로 인해 습식 멤브레인 조립은 오랫동안 수작업에 크게 의존해 왔으며, '손 자수'처럼 섬세하고 비효율적이어서 양성자 교환막의 습식 멤브레인 조립 자동화는 업계에서 널리 인정받는 난제가 되어 왔다.

이를 해결하기 위해 수소지능장비는 기계, 비전, 전기, 소프트웨어, 시운전 분야를 아우르는 전담 기술 태스크포스를 구성하고, 습식 멤브레인 조립의 핵심 난제를 겨냥한 세 가지 핵심 기술을 개발했습니다. 첫째, 적응형 유연 흡착 기술로 멤브레인 팽윤과 수막 간섭을 완화하여 손상 없이 안정적으로 파지합니다. 둘째, AI 머신비전 이중 위치결정 기술로 독자적인 이중 위치결정 폐루프 검출과 실시간 동적 적층 기준을 결합하여 전해조의 고정밀 적층을 구현합니다. 셋째, 수분무 폐루프 제어 시스템으로 분사와 습도 미세환경을 정밀 제어하여 멤브레인의 급격한 변형을 원천적으로 억제합니다.

이를 바탕으로 팀은 다중 메커니즘 흡착, 파지 이종 융합, 구역 기반 동적 매칭 기술을 추가로 통합하여 그램 단위 멤브레인부터 킬로그램 단위 플레이트까지 모든 소재의 무손상 이송을 달성했습니다. 초기 DOE 테스트와 여러 차례의 검증을 거쳐 멤브레인 파지 성공률과 위치결정 정확도가 99.5% 이상으로 안정화되면서 습식 멤브레인 자동화 조립의 핵심 병목을 성공적으로 극복하고 '수작업 자수'에서 '자동화 고속 작업'으로의 도약을 이루었습니다.

3개월 만에 고객 현장 도달, 엔지니어링 역량 고객 인정 획득

기술적 돌파구를 넘어, 완전히 새로운 공정을 안정적으로 가동되는 생산 라인으로 전환하는 것은 회사의 엔지니어링 역량, 프로젝트 관리 역량, 신속 납품 역량에 더 큰 요구를 부과합니다. '성숙한 선례 없음, 공정 검증 필요, 짧은 프로젝트 주기, 높은 납품 요구' 등 여러 도전 과제에 직면하여 수소지능장비는 초기 제품 흡착 검증부터 시작해 공정 검증, 설계, 장비 제조, 전체 라인 시운전을 동시에 추진했으며, DOE 테스트, 시뮬레이션 테스트, DFMEA 등 엔지니어링 방법을 활용해 품질 리스크 식별과 핵심 공정 검증을 출하 전 단계로 앞당겼습니다. 동시에 R&D, 공정, 엔지니어링, 프로젝트 팀이 효율적으로 협력하고 신속하게 대응하며 기술 난제를 지속적으로 해결하고 현장 문제를 해결하여 최종적으로 프로젝트가 계획대로 고품질로 출하되고 현장 시운전 단계에 진입하도록 추진했다.

수소지능장비의 현장 프로젝트 책임자는 "장비 자동 운전"에서 "공정 안정 운전"으로의 전환이 수소지능장비의 PEM 전해조 제조 공정에 대한 깊은 이해와 기술 축적을 반영한다고 밝혔다. 전해조 조립 라인 속도, 정밀도, 적층 품질 관리, 제품 호환성, 생산능력 확장 분야에서 오랜 기간 축적한 산업 경험과 기술 역량을 바탕으로 수소지능장비는 고객의 제품 특성에 맞춘 맞춤형 설계를 제공할 수 있으며, 장비가 현재 생산 요구를 충족할 뿐만 아니라 향후 지속적인 업그레이드 능력도 갖추도록 보장한다.

수소 에너지 기술의 핵심 공정 장비 전문가로서 수소지능장비는 자체적으로 통제 가능한 핵심 기술과 종합적인 지능형 제조 역량을 활용하여 그린수소 장비 제조의 품질과 효율 향상을 지속적으로 추진하고 있다. 글로벌 에너지 전환과 "이중 탄소" 목표가 교차하는 시점에서 그린수소 산업은 세계 각국의 전략적 구도에서 반드시 확보해야 할 분야가 되었다. 수소지능장비는 수소 에너지 장비의 지능형 제조에 대한 집중을 계속 심화하여 청정, 저탄소, 안전, 효율적인 현대 에너지 시스템 구축에 전문적인 역량을 기여할 것이다.