연료전지 품질 보증
라인 스캔 카메라를 활용한 인터커넥트 플레이트 코팅 검증
- 고객
- 엘코젠 (Elcogen)
- 위치
- 핀란드 반타
- 날짜
- 2026년 6월
Elcogen은 고체산화물 연료전지(SOFC) 및 고체산화물 전해전지(SOEC)용 셀과 스택을 제조하는 선도 기업입니다. 고체산화물 스택의 장기적인 성능과 신뢰성을 확보하기 위해서는 결함 없는 부품과 소재층이 필수적입니다. Basler 라인 스캔 카메라를 기반으로 구축된 비전 시스템은 페라이트계 스테인리스강 부품의 코팅 품질을 모니터링합니다. 이는 수작업 육안 검사보다 더 빠르고, 더 정확하며, 더 높은 신뢰성을 제공하여 생산성을 향상시킵니다.
적시에 오류를 감지하면 셀 스택의 내구성을 보장할 수 있습니다
인터커넥트 플레이트의 코팅 불량은 고체산화물 스택의 수명을 단축시키는 주요 원인 중 하나입니다. 생산 규모가 기가와트급으로 확대됨에 따라 수작업 검사 방식만으로는 더 이상 안정적인 품질 관리가 어렵습니다. 머신비전 시스템을 활용하면 코팅 불량을 조기에 검출할 수 있어 결함 부품이 스택 조립 공정에 투입되는 것을 방지할 수 있습니다.
연결판에는 보호 코팅이 필요합니다
연료전지 모드에서는 스택이 연료의 화학 에너지를 전기 에너지와 열에너지로 변환합니다. 전해 모드에서는 에너지가 공급될 때 물을 수소와 산소로 분해할 수 있습니다. 핵심 구성 요소 중 하나는 세라믹 셀(elcoCell)을 직렬로 연결하여 3kW 스택 구성(elcoStack)을 가능하게 하는 보호 코팅 처리된 페라이트계 스테인리스강 인터커넥트(IC)입니다.
이러한 플레이트는 650°C 이상의 고온 환경에서 발생할 수 있는 부식과 크롬 증발을 방지하기 위해 전체 표면이 완전히 코팅되어야 합니다. 코팅에 의한 보호 기능이 없으면 셀 열화가 가속화되어 전체 스택의 수명이 단축됩니다. 시스템의 수명과 성능을 보장하기 위해서는 조립 공정 이전에 결함 부품을 신뢰성 있게 식별하고 선별하는 것이 매우 중요합니다.
라인 스캔 카메라로 요구되는 품질 기준 충족
이전에는 Elcogen이 코팅된 인터커넥트 플레이트를 수동으로 육안 검사하는 방식을 사용했습니다. 이 방식의 문제점은 검사의 품질과 소요 시간이 검사 담당자에 따라 달라진다는 점이었습니다. 이제 카메라 기반 검사 시스템을 도입함으로써 검사 결과가 더욱 신뢰할 수 있고 재현성이 높아졌으며, 인적 오류의 가능성도 완전히 배제되었습니다.
기존 생산 레이아웃에 최적화된 비전 시스템
비전 시스템은 다음 요건을 충족해야 합니다:
기존 생산 공정에의 통합
78cm × 35cm × 30cm 크기의 컴팩트한 AOI 시스템
검사 시간 단축
비용 효율적인 구축
단일 제품, 4개 제품 동시 검사 또는 전체 제품 프레임 검사 지원
개발된 시스템은 코팅된 부품의 양면을 동시에 촬영할 수 있게 해줍니다. 이를 통해 검사 시간이 단축되고 제품 품질 평가가 간소화됩니다. 설계된 제품 지그를 사용하면 시스템을 수정할 필요 없이 모든 제품 변형에 대해 원활한 검사가 가능합니다.
라인 스캔 카메라 racer 2의 탁월한 성능
컴팩트한 디자인과 뛰어난 I/O 성능
시스템 통합업체인 Lateral Engine은 비전 시스템의 설계 및 통합을 담당했습니다. 균일한 이미지 조명을 제공하는 라인 라이트 외에도, 단색 라인 스캔 카메라 모델인 racer 2 S r2L4096-29gm이 카메라는 Basler 렌즈와 함께 사용됩니다. Basler Lens C11-3520-12M f35mm시스템에는 각 부품의 상면과 하면을 한 번의 공정에서 실시간으로 검사할 수 있도록 두 대의 카메라가 설치되어 있습니다. GigE 인터페이스와 GPixel GL3504 CMOS 라인 스캔 센서를 탑재한 이 카메라는 4K 해상도에서 29kHz의 라인 속도를 제공합니다. 또한 다음과 같은 장점을 갖추고 있습니다.
55.5mm × 29mm × 29mm의 초소형 크기와 100g의 가벼운 무게
내부 주파수 조정 기능: AOI 시스템 내 코팅 부품의 이동 속도는 가변적일 수 있습니다. 카메라에 내장된 주파수 변환 기능을 통해 라인 속도를 유연하게 조정할 수 있습니다.
광학 요구사항에 적합한 카메라 선택
3.5 µm의 작은 픽셀 크기를 갖춘 Racer 2 S
가장 중요한 설계 요구사항은 시스템 전체 크기를 최대한 작게 유지하면서 필요한 공간 해상도를 확보하는 것이었습니다. racer 2 S는 다음과 같은 특징을 통해 이러한 요구사항을 충족했습니다.
컴팩트한 센서 포맷: 3.5μm 픽셀 크기를 통해 센서 폭을 12.8mm로 구현하여 C-마운트 렌즈 기반의 공간 절약형 시스템 설계에 적합합니다. 7μm 픽셀 카메라와 비교하면 긴 초점거리와 긴 작업 거리가 필요한 크고 고가의 F-마운트 렌즈가 더 이상 필요하지 않습니다.
해상도와 시야각의 최적 조합: 이 카메라는 110mm 시야각에서 0.03mm/픽셀의 정밀한 공간 해상도를 구현하여 높은 수준의 디테일 검출 성능을 제공합니다.
짧고 실용적인 작업 거리: 35mm 초점거리 사용 시 약 340mm의 짧은 작업 거리를 구현할 수 있어 C-마운트 렌즈에 이상적입니다.
3.5μm의 작은 픽셀 크기 덕분에 racer 2 S 라인 스캔 카메라는 적합한 광학계와 결합하여 컴팩트하면서도 기계적으로 효율적인 비전 시스템을 구현합니다. 또한 해상도와 시야각 측면의 모든 요구사항을 충족합니다.
racer 2 S는 경제성과 기술력 측면 모두에서 기대 이상의 성능을 보여주었습니다. 코팅 부품에 대한 자동화 검사와 품질 관리 프로세스를 결합함으로써 생산량을 확대하고 스택 생산 품질을 향상시킬 수 있게 되었습니다.
참고:
본 개발 프로젝트는 유럽연합(EU)의 일부 지원을 받아 수행되었습니다.
연료전지용 AOI 카메라 시스템
코팅 결함을 빈틈없이 검출하는 Basler 비전 솔루션
Elcogen 소개
Elcogen은 연료전지(SOFC) 및 수전해(SOEC) 모드 모두에서 사용할 수 있는 독자적인 고체산화물 기술 플랫폼을 개발 및 공급하고 있습니다. 이를 통해 경제적인 그린 수소 생산과 무배출 발전을 실현하여 청정에너지 전환을 지원합니다.
2001년에 설립된 Elcogen은 영국에 등록 사무소를 두고 있으며, 에스토니아 탈린(Tallinn)에 본사를 운영하고 있습니다. 또한 에스토니아와 핀란드에 연구개발 및 기술 전문 센터를 보유하고 있습니다.
Elcogen의 셀, 스택 및 모듈은 철강, 연료, 해운, 에너지 인프라 등 탈탄소화가 중요한 다양한 산업 분야의 시스템에 적용되고 있으며, 글로벌 고객 기반을 지속적으로 확대하고 있습니다.
애플리케이션에 구애받지 않는 유연한 설계를 기반으로 Elcogen의 기술은 뛰어난 효율성, 유연성 및 신뢰성을 제공하여 재생에너지의 잠재력을 극대화합니다. 또한 파트너사들과 협력하여 순배출 제로(Net Zero) 사회로의 전환을 가속화하고, 현재의 에너지 환경과 지속가능한 미래를 연결하는 데 기여하고 있습니다.
Lateral Engine 소개
Lateral Engine Oy는 머신 비전 분야를 전문으로 하는 시스템 통합 기업입니다. 핀란드 에스포에 본사를 둔 이 회사는 시스템 설계, 통합, 소프트웨어 개발, 제품 개발 및 교육 서비스를 제공합니다. 이 회사의 전문 분야는 이미징 구성 설계부터 저수준 알고리즘 프로그래밍에 이르기까지 광범위합니다.