메뉴 보기
금속 적층제조 전문기업 케이랩스(대표 김원효)가 '2026년 예비수소전문기업 지원사업'을 통해 추진한 '적층제조 기반 일체형 구조 수소연료전지 기액분리기 개발'을 완료했다고 밝혔다. 케이랩스는 울산시 예비수소전문기업 지원사업에 선정된 뒤 수소연료전지 핵심 부품의 성능 향상과 경량화를 목표로 기액분리기를 개발해 왔다.
기액분리기는 수소연료전지 시스템에서 발생하는 물과 가스를 분리하는 주요 부품으로, 연료전지의 출력 안정성과 시스템 효율을 유지하는 데 사용된다. 기존 제품은 여러 부품을 조립하는 구조로 연결부가 많고 내부 유로 설계에도 제약이 있어, 케이랩스는 연결부와 내부 유로 구조를 개선할 필요가 있다고 봤다.
케이랩스는 이를 위해 금속 적층제조(Additive Manufacturing) 기술과 DfAM(Design for Additive Manufacturing·적층제조특화설계)을 적용했다. 기존 제품의 형상을 그대로 적층제조 방식으로 옮기는 데 그치지 않고, 적층제조 공정에 적합하도록 부품 구조와 내부 유로를 다시 설계했다.
설계 단계에서는 적층 방향과 형상, 서포트가 필요한 영역을 함께 검토해 불필요한 서포트 발생을 최소화했다. 복잡한 내부 유로를 구현하면서 후처리 부담을 줄이고 부품 통합과 경량화, 제조 공정까지 고려한 구조로 설계했다.
회사 측에 따르면 개발품은 기존 제품과 비교해 부품 수를 약 5분의 1 수준으로 줄였고, 제조원가는 약 3분의 2 수준으로 낮췄다. 중량은 약 30% 줄었으며 기액분리 성능은 기존 제품 대비 약 20% 향상된 것으로 평가됐다.
기존에 개별적으로 구성되던 4개 센서의 기능도 일체형 구조에 통합해 연결 부품과 배관을 단순화했다. 회사 측은 이를 통해 제품 부피와 조립 공정을 줄이고, 연결부 감소에 따른 누설 가능성을 낮출 수 있도록 설계했다고 설명했다.
케이랩스는 CFD 유체해석을 통해 기액분리기 내부의 유속과 압력, 유동 경로를 분석하고 그 결과를 설계에 반영했다. 유체의 정체와 불균일한 흐름을 줄이는 방향으로 내부 유로를 설계했다.
케이랩스는 이번 개발을 통해 DfAM 설계와 유체해석을 연계하고 복잡한 유로와 기능부를 하나의 부품으로 통합하는 설계·제조 역량을 확보했다고 설명했다. 회사는 해당 기술의 적용 범위를 다른 유체·열관리 부품으로 넓힐 계획이다.
향후 수소연료전지 분야는 물론 전기차·하이브리드차 열관리 부품, 유체 매니폴드와 밸브블록, 열교환기, 산업용 유체제어 부품 등으로 적용 가능성을 확대할 계획이다. 선박·잠수함, 항공우주·방산 분야 부품에도 적용 가능성을 검토할 예정이다.
김원효 케이랩스 대표는 “이번 개발은 DfAM 설계를 통해 부품 통합과 내부 유로 최적화, 서포트 최소화를 함께 고려한 데 의미가 있다”며 “이번에 확보한 설계·해석·제조 역량은 수소 분야에 한정되지 않고 열관리와 유체제어가 필요한 여러 산업 부품에 적용할 수 있다. 다양한 산업 분야의 제품 요구에 맞춰 적용 가능성을 넓혀가겠다”고 말했다.
한편 케이랩스는 설계·해석부터 금속 적층제조와 후처리까지 수행하는 금속 적층제조 전문기업이다. 매니폴드와 밸브블록, 전기차·하이브리드차용 열관리 부품 등 에너지 분야 핵심 부품에 적층제조 기술을 적용하고 있으며, 금속 적층제조 장비와 후처리 장비 개발, AI 기반 제조 솔루션 구축으로 사업 영역을 확대하고 있다.
