▶멀티 스핀들 방사형 와인딩 장비(왼쪽) 및 Type 4 수소정장용기 탄소섬유 와인딩 공정(오른쪽)
한국탄소산업진흥원(원장 방윤혁)과 ㈜티포엘(대표 천진성)이 진보된 필라멘트 와인딩 제조 방식인 멀티 스핀들 방사형 고속 와인딩 장비를 공동개발했다.
이번에 개발된 멀티 스핀들 방사형 고속 와인딩 장비는 국내에서는 최초로 브레이딩 개념의 와인딩 공법을 사용하면서 고속으로 다량의 제품 생산이 가능한 것이 특징이며, 수소저장용기의 고속·대량생산의 기반을 확보하게 됐다.
탄소섬유(또는 토우프리프레그) 12가닥을 30˚ 간격의 방사형으로 공급, 라이너 거치대를 승강 및 회전시켜 헬리컬(Helical)과 후프(Hoop) 와인딩 공정을 수행할 수 있으며, 기존의 수소저장용기 와인딩 공정을 1시간 이내로 단축시킴은 물론, 자동화가 가능하다.
또한, 4개의 수소저장용기를 동시에 와인딩할 수 있는 멀티 스핀들 구조를 갖춰 보다 빠르게 대량생산이 가능하며, 기존의 제작 방식인 습식 와인딩과 건식와인딩이 모두 가능해 활용도가 매우 높을 것으로 기대된다.
특히, 지금까지 국내 수소저장용기 제작 공정에서 건식 와인딩을 통한 고속 공정개발에 대한 요구가 지속된 가운데 이번 멀티 스핀들 방사형 고속 와인딩 장비 개발로 수소저장용기의 생산성 향상에 크게 기여할 수 있을 전망이다.
현대차 ‘넥쏘’를 연간 50만대 생산할 경우, 필요한 저장용기는 150만개 수준으로 현재, 국내 기업의 자동차용 수소저장용기 연간 생산 능력이 연간 6만개 수준인 점을 감안하면 이번에 개발된 멀티스핀들 방사형 고속 와인딩 장비의 조속한 상용화가 필요하다는 분석이다.
한편, 한국탄소산업진흥원과 ㈜티포엘은 이번 멀티 스핀들 방사형 고속 와인딩 장비 관련 기술에 대해 원천특허를 출원했으며, 장비 성능 향상 및 완성차업체의 수요에 부합하는 기술개발을 지속해 관련 기술에 대한 특허를 확대해 나갈 계획이다.
한국탄소산업진흥원 방윤혁 원장은 “확보된 고속 와인딩 장비 기술을 이용해 52L급 수소저장용기 파열압 시험 테스트 등을 거쳐 개발 장비의 신뢰성 확보 및 장비 상용화를 추진할 계획”이라며, “개발된 장비를 수소저장용기 관련 소재, 중간재 및 용기 개발 업체 등에서 활용할 수 있도록 적극지원하겠다”고 밝혔다.
<김진일 기자>