프라운호퍼 IPA 연구소 및 Black Forest Campus가 업계 파트너들과 함께 H2FastCell 프로젝트를 진행하며 몇 초 만에 연료전지 스택을 완성할 수 있는 로봇 2대를 생산한다. 현재 공장에서는 연료전지 스택을 대부분 수작업으로 생산하고 있다.

과학자들은 연료전지 시스템의 가격이 낮아지려면 제조 공정의 자동화가 필수 요건이라고 설명한다. 독일 프라운호퍼 제조공학 및 자동화 연구소 (Fraunhofer Institute for Manufacturing Engineering and Automation IPA, 이하 ‘프라운호퍼 IPA’)의 기업 전략 및 개발 부서 소속 Erwin Groß는 “대형 수송 분야에서 연료전지가 내연기관을 대체하려면 산업 규모의 양산이 반드시 필요하며 공정의 상당수를 자동화하여 비용 효과성을 확보해야 한다”고 말했다.

프라운호퍼 IPA 연구팀과 디지털화, 리더십, 지속가능성을 위한 Black Forest 센터(Black Forest Centre for Digitalisation, Leadership and Sustainability, 이하 ‘Campus Schwarzwald’)는 현재 H2FastCell 프로젝트에 자동화 솔루션을 제시하고 있다. 프로젝트 참여자가 개발한 로봇 2대가 바이폴라 플레이트(bipolar plate) 또는 막전극 장치(membrane electrode unit)를 연료전지 스택에 놓는다. 관련 보도자료에서는 “이에 따라 400개의 개별 연료전지로 구성된 스택이 약 13분 내에 완성되며, 수작업 생산으로 진행하면 시간이 몇 배는 더 걸릴 것”이라고 말했다.

프라운호퍼 IPA 연구소는 산업용 양산을 위해서는 정밀성이 또 다른 중요한 기준이라고 설명한다. 마이크로미터 범위의 편차만 발생해도 연료전지 시스템의 성능이 저하될 수 있다. 이러한 이유로 두 개의 로봇이 두 개의 연료전지 스택 작업을 나란히 진행한다. 로봇의 카메라가 품질 관리 중 형상과 치수의 작은 편차를 파악한 경우 해당 바이폴라 플레이트나 막전극 장치를 적절한 스택으로 배정한다. 프라운호퍼 IPA 연구팀에서 Erwin Groß과 함께 본 연구 프로젝트를 주도한 디지털 배터리셀 생산 센터의 Friedrich-Wilhelm Speckmann은 “이러한 최적 형상(best-fit) 방식을 통해 제조사들이 현재 불만을 제기하고 있는 생산 탈락량(reject)을 줄이고 있다”고 설명했다.

과학자들과 더불어 독일 바덴뷔르템베르크에 소재한 기업 5곳이 H2FastCell 프로젝트에서 협업을 진행했다. 소프트웨어 개발 기업 ISG Industrielle Steuerungstechnik, 진공 기술 제조사 J. Schmalz, 센서 제조사 i-mation, 기계 및 공장 제조사  teamtechnik Maschinen und Anlagen, 자동화 기술 기업 Weiss가 프로젝트에 참여했다. 바덴뷔르템베르크의 경제?노동?관광부가 이 프로젝트에 230만 유로를 지원했다.

완성된 로봇 셀은 독일 프로이덴슈타트 Campus Schwarzwald 시험장에 위치하며 프로젝트 종료 후 특히 중소기업이 제품 테스트를 진행할 수 있는 테스트 벤치로 사용될 예정이다. Campus Schwarzwald의 총괄 책임자 Stefan Bogenrieder는 “Black Forest에 바이오인텔리전트 수소 순환 경제를 실현하기 위한 미래의 연구 센터의 기초를 마련했다”며, “바덴뷔르템베르크의 기업들과의 협력을 통해 수소 기술을 이동 및 정치형 장치를 위한 에너지원으로 활용하고자 한다”고 설명했다.