프라운호퍼 공작기계 및 성형기술 연구소(Fraunhofer IWU)에서는 신속하고 비용 효율적인 대량 생산을 가능하게 하는 연료 전지 엔진 제조를 위한 첨단 기술을 개발하고 있습니다. 이를 위해 IWU 연구진은 우선 연료 전지 엔진의 핵심 부품인 바이폴라 플레이트를 얇은 금속박으로 제작하는 방법에 집중했습니다. 프라운호퍼 IWU는 하노버 메세에서 실버훔멜 레이싱(Silberhummel Racing)과 함께 이러한 유망한 연료 전지 엔진 연구 활동을 비롯한 다양한 연구 성과를 선보일 예정입니다.
전기 엔진에 동력을 공급하는 데 있어 연료 전지는 배터리를 보완하여 주행 거리를 늘리는 이상적인 방법입니다. 그러나 연료 전지 제조는 여전히 비용이 많이 드는 공정이기 때문에 독일 시장에서는 이 구동 기술을 사용하는 모델이 아직 매우 드뭅니다. 이제 프라운호퍼 IWU 연구진이 보다 비용 효율적인 해결책을 연구하고 있습니다. "저희는 연료 전지 엔진의 모든 구성 요소를 연구하는 데 있어 전체론적 접근 방식을 사용합니다. 가장 먼저 해야 할 일은 수소를 공급하는 것인데, 이는 재료 선택에 영향을 미칩니다. 수소는 연료 전지 발전과 직접적으로 관련되어 있으며, 연료 전지 자체와 차량 전체의 온도 조절에까지 영향을 미칩니다."라고 켐니츠 프라운호퍼 IWU 프로젝트 관리자인 소렌 셰플러는 설명했습니다.
첫 번째 단계에서 연구진은 모든 연료 전지 엔진의 핵심인 "연료 전지 스택"에 집중했습니다. 연료 전지 스택은 양극판과 전해질 막으로 구성된 여러 개의 적층 배터리에서 에너지가 생성되는 곳입니다.
셰플러는 "기존의 흑연 바이폴라 플레이트를 얇은 금속 호일로 대체하는 방법을 연구하고 있습니다. 이를 통해 스택을 신속하고 경제적으로 대량 생산할 수 있으며 생산성을 크게 향상시킬 수 있습니다."라고 말했습니다. 연구진은 품질 보증에도 심혈을 기울이고 있습니다. 제조 과정에서 스택의 모든 구성 요소를 직접 검사하여 철저한 검사를 거친 부품만 스택에 사용될 수 있도록 합니다.
동시에 프라운호퍼 IWU는 연돌이 환경 및 주행 조건에 적응하는 능력을 향상시키는 것을 목표로 합니다. 셰플러는 다음과 같이 설명했습니다. "저희의 가설은 AI를 활용하여 환경 변수를 동적으로 조정함으로써 수소를 절약할 수 있다는 것입니다. 엔진을 고온 또는 저온에서 사용하든, 평지에서 사용하든 고온 환경에서 사용하든, 그에 따라 효율이 달라집니다. 현재 연돌은 미리 정해진 고정된 작동 범위 내에서 작동하기 때문에 환경에 따른 최적화가 불가능합니다."
프라운호퍼 연구소의 전문가들이 2020년 4월 20일부터 24일까지 하노버 메세에서 열리는 실버훔멜 전시회에서 연구 방법을 발표할 예정입니다. 실버훔멜은 1940년대 아우토 유니온이 설계한 경주용 자동차를 기반으로 합니다. 프라운호퍼 IWU의 개발자들은 새로운 제조 방식을 사용하여 차량을 복원하고 현대 기술 시연기를 제작했습니다. 그들의 목표는 실버훔멜에 첨단 연료 전지 기술 기반의 전기 엔진을 장착하는 것입니다. 이 기술은 하노버 메세에서 디지털 방식으로 전시될 예정입니다.
실버후멜 차체 자체도 프라운호퍼 IWU에서 개발한 혁신적인 제조 솔루션과 성형 공정의 좋은 예입니다. 하지만 여기서 핵심은 소량 생산을 통한 저비용 제조입니다. 실버후멜의 차체 패널은 복잡한 주강 금형 작업이 필요한 대형 스탬핑 기계로 성형되지 않습니다. 대신 가공이 용이한 목재 암형 금형이 사용됩니다. 이 용도로 설계된 공작 기계는 특수 맨드릴을 사용하여 목재 금형에 차체 패널을 조금씩 눌러 성형합니다. 전문가들은 이 방식을 "점진 성형"이라고 부릅니다. 셰플러는 "기존 방식과 비교했을 때, 펜더, 후드, 전차 측면 등 어떤 부품이든 이 방식으로는 필요한 부품을 더 빠르게 생산할 수 있습니다. 예를 들어, 차체 부품 제작에 사용되는 금형을 기존 방식으로 제작하는 데는 몇 달이 걸릴 수 있습니다. 하지만 우리는 목재 금형 제작부터 완성된 패널 테스트까지 일주일도 채 걸리지 않습니다."라고 말했습니다.
게시 시간: 2020년 9월 24일