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제목 [코오롱인더스트리 제조부문] 수소차용 멤브레인 생산설비 투자 등록일 2020-11-19
첨부파일

 코오롱인더, 수소차용 멤브레인 양산 체제 구축


                ▷ 구미공장 수소차용 멤브레인 양산 라인 준공, 내년부터 생산

                ▷ 코오롱 자체 개발 MEA에 적용, 연료전지 핵심 소재 경쟁력 강화

                ▷ 연료전지 사업 기반으로 ESS, 수전해 등 확장 효과까지 기대


[코오롱인더스트리 제조부문] 수소차용 멤브레인 생산설비 투자 관련이미지 1



코오롱인더스트리(대표이사 장희구)가 수소차용 연료전지의 핵심 소재인 멤브레인(고분자전해질막, Polymer Electrolyte Membrane, 이하 PEM) 양산 체제를 구축했다. 수소 경제 활성화에 발맞춰 연료전지 핵심 소재 시장을 선점할 수 있는 발판을 마련한 것이다.

 

코오롱인더스트리는 이달 중 구미공장 내 PEM 양산 라인을 준공하고 시운전을 거쳐 내년부터 생산에 나설 예정이다. 지난해 9월 상용화 시기를 앞당기기 위해 탄화수소계에 앞서 불소계 PEM 양산 투자를 결정한 지 1년여 만이다.

 

PEM은 수소연료전지의 4대 구성요소 가운데 하나로, 선택적 투과능력을 보이는 분리막이다. 외부에서 유입된 수소 가스가 전극층에서 수소이온과 전자로 분리되는데 이 전자가 도선을 따라 전류를 만든다.

 

코오롱인더스트리는 이번 설비 구축을 통해 PEM을 양산함으로써 이를 전극과 결합해 만드는 막전극접합체(Membrane Electrode Assembly, 이하 MEA) 생산 기반도 갖추게 됐다. PEM과 전극 사이 결합에 있어 MEA의 최적 성능, 내구성을 동시에 강화할 수 있는 계면제어 기술 특허를 이미 보유하고 있다. 이처럼 PEM, MEA를 동시 생산하는 기업은 코오롱인더스트리가 국내 유일해, 시장 초기의 원료 수급, 성능, 가격 등의 불안 요인도 해소할 수 있을 것으로 기대된다.

 

특히 새로 가동하는 PEM 양산 설비는 최근 시장이 급성장 중인 에너지 저장장치(ESS·Energy Storage System)용 산화환원 흐름전지(Redox Flow Battery)와 친환경 수소 생산을 위한 수전해기술에 적용되는 분리막도 생산할 수 있다. 세계적으로 기술 우위에 있는 탄화수소계 PEM 역시 조기 상용화를 목표로 연구개발 중으로 수소 및 친환경 사업 확장 기회를 점차 넓혀가고 있다.

 

업계 추산에 따르면 수소차 생산이 본격화하는 2025년 전세계 연료전지 시장에서 MEA3조원 이상, PEM1조원 이상 규모를 차지할 전망이고 이후 더욱 폭발적인 성장이 예상된다. 코오롱인더스트리연료전지 사업을 총괄하는 이무석 상무는 이번 PEM 양산 설비 구축으로 기존 수분제어장치 사업 역량과의 시너지를 통한 한발 빠른 사업 성장을 기대하고 있다월등한 기술력으로 글로벌 선두주자의 지위를 공고히 해나갈 것이라고 말했다.

 

코오롱인더스트리PEM뿐만 아니라 MEA 개발에도 박차를 가하고 있다. 내년부터 국내 건물용 시장에서 단계적 판매에 나서는 것을 시작으로, 설비를 확충해 2022년 양산·판매를 목표하고 있다. 회사는 앞서 2016년 고어(Gore)사와 라이센스 계약을 통한 기술도입, 삼성SDI의 연구설비·핵심특허 매입 등으로 현재 독자 기술을 확보하고 있다. 이를 바탕으로 2022~2025년 급팽창할 것으로 보이는 중국 구동용, 유럽 자동차용 시장 진입을 위해 고객사들의 연료전지 시스템 개발 프로젝트에도 참여할 계획이다.




참고1 : 수소연료전지 및 MEA(막전극접합체)

수소연료전지의 핵심부품은 전기를 만들어내는 스택이며, MEA는 스택에서 가장 중요한 역할을 한다. MEA는 전기가 생성되는 화학반응이 일어나는 곳이다. 구성을 보면 수소이온과 물의 움직임을 좌우하는 PEM이 있고, 양측에 연료극과 공기극으로 구성된다. 외부에서 수소 가스가 들어오면 연료극의 촉매와 반응해 수소이온과 전자로 분해된다. 이때 전자는 외부 회로를 통해 전류를 만들고 수소이온은 PEM을 통과한 뒤 공기극에서 산소(전자와 결합된)와 반응하여 물로 바뀌게 된다. 흔히 수소연료전지 원리를 설명할 때 외부에서 공급된 수소가 공기 중의 산소와 만나 전기와 물을 생산한다고 간단히 정리하는데 MEA가 핵심 역할을 담당하는 것이다. 일반적으로 수소연료전지자동차 전체 원가에서 수소연료전지 스택이 차지하는 비중은 40~50%이고, MEA는 수소연료전지 스택 원가의 약 40%를 차지한다.

 

참고2 : PEM(전해질막)

수소이온을 통과시키지만 전자를 통과시키지 않는 선택적 투과능력을 보이는 막. 여기에 통과되지 못한 전자가 도선을 따라 흐르게 되면서 전류를 생성한다. 수소이온을 전달하는 고분자 물질의 종류에 따라 불소계와 탄화수소계로 나뉜다. 단기 상용화에 유리한 불소계가 현재 시장 주류를 이루고 있지만 가격이 비싸다는 단점이 있다. 이에 반해 탄화수소계는 가격이 저렴해 차세대 물질로 주목받고 있다.

 

참고3 : 계면제어기술

MEA 내구성을 좌우하는 주요 기술 가운데 하나. 소재간 경계면의 물리적 접착력을 강화하는 동시에 전도도를 높일 수 있는 기술력이 내구성 향상에 중요한 역할을 한다. 코오롱인더스트리는 해당 기술과 관련한 핵심 특허를 보유 중이다.

 

참고4 : 수전해

수소와 산소로부터 물과 에너지(전기, )를 생성하는 연료전지의 역반응이다. 물에 전기를 가해 수소와 산소를 생성하는 반응으로 이산화탄소를 발생시키지 않고 수소를 생산하는 유망한 방법으로 주목받고 있다. 특히 신재생 에너지 발전 장치의 경우 출력 편차 탓에 남는 전기가 발생하곤 하는데, 이 전기에너지를 수전해하는 데 활용해 수소로 보관·사용하는 기술이 개발 중이다. 수전해에도 전극과 전해질막이 필요하기에, PEM에서 파생한 기술로 대응할 수 있다.



[MEA 모식도 및 수소연료전지의 전기발생 원리]

[코오롱인더스트리 제조부문] 수소차용 멤브레인 생산설비 투자 관련이미지 2



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