수전해 촉매가 산업용 제품으로 이어지려면 연구실에서 확인한 성능을 일정한 품질로 반복 구현할 수 있어야 한다. 같은 촉매를 사용하더라도 슬러리의 점도와 코팅 두께, 건조 조건이 달라지면 전극의 성능과 내구성에 편차가 발생한다. 양산 단계에서는 개별 시제품의 높은 성능과 함께 생산수율과 로트 간 재현성, 검사 기준, 제조이력 관리가 중요하다.
렉스이노베이션은 한국전력공사의 혁신 파트너십을 통해 비귀금속 촉매를 AEM 수전해용 전극으로 반복 생산하는 제조체계를 구축한다. 현재 약 70%인 전극 제조 양품수율을 90% 이상으로 높이는 것이 목표다.
렉스이노베이션은 한국전력공사가 추진하는 ‘2026년 대·중소기업 혁신 파트너십 지원사업’ 생산혁신 분야에 선정됐다. (자료 제공: 렉스이노베이션)
슬러리·코팅·건조·검사 정량화…전극 30매로 재현성 검증
렉스이노베이션은 한국전력공사가 추진하는 ‘2026년 대·중소기업 혁신 파트너십 지원사업’ 생산혁신 분야에 선정됐다.
수행 과제는 ‘(Fe,Mn)(Nb,Ta)₂O₆ 기반 AEM 수전해용 양극의 슬러리 조제·코팅·건조·검사 공정 표준화 및 양품수율 향상’이다. 연구단계에서 개발한 비귀금속 촉매를 실제 음이온교환막(AEM) 수전해 시스템에 적용할 수 있는 촉매전극으로 생산하는 과정에 초점을 맞췄다.
표준화 대상은 지지체 전처리와 슬러리 조제, 코팅, 이오노머 도입, 단계별 건조, 정밀 절단 등이다. 촉매 담지량과 외관·치수를 검사하고 전기화학적 활성화 과정과 로트별 제조이력을 관리하는 체계도 마련한다.
자동 전극 코터와 점도계, 정밀저울, 표면 결함을 기록하는 디지털 현미경 등을 제조공정에 적용한다. 작업자의 경험에 따라 달라질 수 있었던 공정 조건을 수치화하고 품질 기준에 따라 관리하기 위한 장비다.
회사는 약 70% 수준인 전극 제조 양품수율을 90% 이상으로 높일 예정이다. 면적당 촉매 담지량 편차는 기존 ±15%에서 ±10% 이내로 줄인다. 3개 생산 로트에서 총 30매의 전극을 제작해 공정의 반복성과 제조 재현성을 검증한다.
검증 결과를 바탕으로 표준작업서와 공정별 검사 기준, 로트별 제조·검사 이력관리체계를 구축한다. 개별 전극에서 문제가 발생했을 때 원료와 공정 조건, 검사 결과를 추적할 수 있도록 생산 데이터를 관리하는 구조다.
이번 사업은 렉스이노베이션이 앞서 참여한 한국전력공사의 ‘Step Up’과 ‘Scale Up’ 프로그램을 제조공정으로 연결한다. Step Up에서는 직접 해수 수전해용 비귀금속 촉매와 막전극접합체(MEA)의 인증·지식재산·사업화 기반을 구축하고 있다.
Scale Up에서는 AB₂O₆ 콜럼바이트 기반 코어-쉘 구조를 적용한 50㎠급 촉매전극 시제품을 제작한다. 미국과 일본 특허 출원을 추진하고 전극의 성능·품질 데이터를 확보해 MEA 적용 가능성을 검증하는 단계다.
렉스이노베이션은 사업화 기반 확보와 50㎠급 시제품 제작, 제조공정 표준화를 하나의 개발 과정으로 연결한다. 이후 표준화한 제조기술을 100㎠급 촉매전극과 kW급 AEM 수전해 스택으로 확대해 촉매 소재와 전극, MEA, 스택으로 이어지는 제품군을 구축할 예정이다.
패트릭 렉스이노베이션 연구소장은 “이번 혁신 파트너십은 비귀금속 촉매와 50㎠급 전극 개발 성과를 반복 생산할 수 있는 제조공정으로 연결하는 단계”라며 “수전해 부품의 경쟁력을 확보하려면 동일한 품질의 전극을 제조하는 공정기술과 품질 데이터가 필요하다”고 말했다.
렉스이노베이션은 한국전력의 SCADA 기반 에너지관리시스템 기술을 이전받아 설립된 연구소기업이다. 전남 나주에 본사를 두고 발전소 EPC와 가상발전소 플랫폼, 탄소배출권 연계 사업 등을 운영하고 있다.
이번 과제의 핵심은 촉매의 성능을 높이는 연구에서 확보한 기술을 산업 현장의 생산 기준으로 전환하는 데 있다. 수율과 균일성, 재현성, 제조이력 관리가 목표 수준에 도달하면 비귀금속 촉매를 산업용 수전해 부품으로 공급하기 위한 기반이 구체화될 전망이다.
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